以塔里木盆地塔河和顺北等探区为代表的深层油气勘探开发取得了许多突破,在7 000 m以深的深层和超深层层系钻遇高产油气藏。但关于深层超深层油气勘探的关键技术还有待开展系统的研究和总结。虽然中浅层和深层超深层油气勘探的目标本质上都是优质油气藏,但是在深层超深层油气藏勘探中,波与介质相互作用的关系变得更为复杂,因而,首先需要变革地震激发、接收及炮检排列方式。与此同时,关于深层超深层油气地震勘探的理念和方法都要提升到一个新的层次。对来自地下介质中同一个反(散)射点不同炮检对的反(散)射地震子波的同相位叠加成为了深层超深层地震波成像的核心理念。首先,分析了深层超深层油气藏探测物理机制的变化,然后,分析这种物理机制的变化对地震数据采集技术提出的新挑战,并据此给出针对深层超深层油气藏探测的地震数据采集方法技术。针对地震数据预处理,提出了强噪声弱信号情形下的噪声压制方法技术;针对地震波成像处理,提出了关于中层、深层和超深层地质体成像所需的速度建模的方法技术体系。最后,以保真和高分辨率成像道集为中心,提出了叠前数据域与叠前成像域数据处理的等价性和针对深层超深层油气藏高精度地震波成像的合理方法技术组合,使成像结果尽可能满足深层超深层油气藏刻画与评价的需求。