随着油气勘探的深入,油气地震勘探的任务工作主要是复杂构造油气藏勘探和深部碳酸盐岩油气藏勘探。逆时偏移是采用的比较多的偏移方法,效果也较为理想。该方法由于采用了双程波波动方程外推的方法,所以能对陡倾角进行成像,对棱柱波、回转波也能正确成像。但是常规的逆时偏移方法在成像时会引入低频成像噪音,降低了分辨率,对小尺度构造成像效果差,对复杂构造成像效果较模糊,特别是对孔缝洞模型碳酸盐岩无法进行精细成像。而且该方法保幅性较差,无法进行精确的真振幅成像。未平衡浅中深层的振幅,在深部成像能量较差,成像振幅值较低。上述问题都将制约着最小二乘逆时偏移在深部储层勘探中的应用。为了解决以上问题,本文将逆时偏移放到最小二乘反演的框架下,提出了最小二乘逆时偏。最小二乘逆时偏移是最小二乘反演的角度出发,在Born近似的基础上,在已知背景速度场(低波数成分)的前提下,对反射系数(高波数成分)进行了多次迭代匹配。这种方法能有效的解决常规逆时偏移中保幅性差、浅中深层振幅分配不均等问题。最小二乘逆时偏移将常规逆时偏移作为第一次的成像结果,不断迭代更新最终成像结果。由于是对振幅的多次匹配迭代,故最小二乘逆时偏移成像结果有更高的保幅性、保真度和分辨率。通过Marmousi2模型和碳酸盐岩模型试算证明了该方法对小尺度构造成像效果较好,能精确的对复杂构造进行成像,特别是对于西部地区孔缝洞模型碳酸盐岩进行精细成像,能较精确的分辨出缝洞的顶底以及侧翼边界,绕射点收敛加好。而且该方法保幅性好,基本实现了真振幅成像,深部能量较强,能实现复杂油气藏的精细成像。同时针对最小二乘逆时偏移的海量计算的问题引入GPU混合编程技术,极大的提高了计算效率,模型试算的计算时间统计证明了基于GPU/CPU系统加速的最小二乘逆时偏移具有更高的计算效率。以上几个特点对我国非常规油气勘探及中深部碳酸盐岩储层勘探尤为重要。