在对国内外三维VSP技术目前面临的主要技术问题以及勘探开发对此项技术需求全面分析的基础上，对三维VSP采集处理技术进行了系统的研究和总结，涵盖了三维VSP观测系统设计技术、三维VSP处理中的关键技术，并对应用效果进行了剖析。 研究内容可分为两大部份：第一部分(第二章到第三章)，通过物理模型试验研究了基于模型的观测系统设计方法；第二部分(第四章到第六章)，对三维VSP资料的处理技术进行了方法研究，第七章就三维VSP实际应用情况进行了分析，研究成果在实际生产应用当中发挥了重要作用。本篇论文取得的主要成果和认识： ①提出了采集阶段的设备优选方法，为降低野外采集噪声、提高信噪比、提高成像质量提供了依据。 ②建立了三维VSP观测系统设计的思路和方法，通过井附近的地质模型，制作相关成像区图件用于分析目的层是否落在成像区内、拉伸率剖面帮助分析成像区内每点反射波成像拉伸情况、入射角剖面用于分析目的层反射波入射角的变化情况、覆盖次数剖面帮助设计的观测系统在目的层段等图件，提高观测系统参数设计精度。 ③建立了三维VSP资料成像的思路和方法，针对多分量3DVSP地震资料的特点，以2D为例提出了一种简单实用的波场分离方法；重点研究了利用上行转换波反演横波速度的方法；研究了带补偿的频率空间域单程波动方程有限差分算子波场外推法，具有保幅性好，能适应很强的速度横向变化。 ④形成了比较系统完整的三维VSP应用技术体系。实例研究表明：3DVSP技术可以提供纵波、转换波等剖面，并且能够反演出精确的纵横波速度参数，从而为研究井旁的构造细节、储层的岩性变化及各向异性等提供了宝贵资料。