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叠前深度偏移是复杂地质构造成像必不可少的手段，其成像质量优劣主要由偏移算法与弹性参数模型两者决定。随着油气藏开发难度提升，复杂地质体建模已成为工业界一项重要任务。然而，目前常规叠前深度偏移技术是建立在各向同性假设的前提下，对地下介质的适应性有限。各向异性广泛存在于地下介质，因此研究各向异性建模方法在生产中具有重要意义。各向异性偏移速度分析的主要难点是由反射数据同时估计垂向速度与各向异性参数。将地下介质近似为可分解VTI介质是叠前深度偏移速度建模最快捷且接近实际地质模型的一种方式。偏移速度分析方法通过介质参数更新和叠前深度偏移两步迭代过程实现，应用中主要问题是射线追踪精度、计算效率以及反演算法。 本文针对可分解VTI介质，给出了一种射线追踪算法，大大减少弹性模量对空间求导运算;此外，通过改变单支射线走时计算长度，提高了点-面射线追踪计算速度。数值模型应用效果表明该方法能更快速收敛于真实模型，且在计算效率上约是常规VTI介质偏移速度分析的4倍。常规偏移速度分析反演算法，利用l2范数建立目标函数，并采用线性共轭梯度法数值求解，往往存在不稳定性，且不能在有限时间内达到迭代收敛的结果。为保证偏移速度分析参数反演的一致收敛性，提高速度分析效率，本文对偏移速度分析的目标函数进行双参数正则化优化，引入l2范数和非光滑范数建立新的最优化模型。为保证Hessian矩阵的正定性，采用了拟牛顿法数值求解，使得在整个反演过程中参数求解是稳定的。数值模型对比应用表明该方法能更快速收敛于真实模型，且计算精度高，在各向异性偏移速度分析反演算法优化上有良好的应用前景。