塔里木盆地沙漠区域超深层油气资源丰富,是超深层油气勘探开发的重要盆地,但由于表层沙丘类型复杂多样,地下地质特征复杂,导致地震资料信噪比低,成像精度不高。为此,以塔里木盆地沙漠区域超深层复杂油气藏为研究对象,围绕地震勘探中的采集、处理、解释技术开展研究,形成了一套适用于该地区的油气地震探测技术体系。研究结果表明:(1)针对沙漠区域地表低降速带厚度大且横向厚度差异明显,地震面波发育以及震源能量下传有限等问题,形成了宽频高能地震激发技术、高灵敏度方阵小组合降噪保真接收等采集技术;(2)针对沙漠地区超深层地震波信号能量弱、频率低、子波形状严重畸变以及多次波发育等问题,形成了基于压缩感知的超深层弱信号增强技术、三维复数域小波变换压制层间多次波技术,以及包括全深度全层系高精度Q值调查、Q建场及Q偏移,VSP井驱动谐波拓频等技术;(3)针对沙漠区域超深层构造复杂、圈闭落实程度低的问题,形成了分级断裂刻画与组合技术、叠前相控反演等技术,提高了沙漠区域超深复杂圈闭高精度描述解释技术。结论认为,形成的针对沙漠区域超深层油气地震勘探技术系列,保障了我国油气深地工程的顺利推进,指导了塔里木盆地超深层复杂油气藏的规模增储与高效开发。