东部高成熟探区已普遍实施过三维地震二次采集,为适应更精细的目标勘探需求,新部署的地震目标勘探多以宽方位、高密度的技术方案为主。为满足经济技术一体化的需求,新老三维资料融合勘探是一个行之有效的技术思路,需要在目标采集融合设计和融合处理中开展系统研究。本文设计了砂泥岩薄互层三维模型,采用基于GPU协同并行计算的交错网格有限差分技术对野外地震波场进行了正演模拟。通过全方位观测系统正演数据抽取不同观测系统进行融合处理试验,模拟了横纵比为0.66、炮道密度150万/km2的目标采集,与横纵比为0.39、炮道密度9.6万/km2的现有二次三维的融合,能够达到宽方位、高密度观测系统相同的勘探效果;通过对模型数据和实际资料的融合处理方法、融合处理流程的试验,进一步形成了空间域、频率域、OVT域的多域数据融合方法等系列技术。研究表明,模型正演指导下,对沧东页岩油目标区开展融合三维地震勘探取得良好效果,对于东部高成熟探区的新一轮地震目标勘探具有借鉴作用。