随着油气勘探领域的日趋复杂化,对地震数据成像精度的要求也大幅度提升。弹性波逆时偏移能够充分利用多分量地震数据中的波场信息,对地下构造实现精确成像。在此基础上,结合反演思想,实现了弹性波最小二乘逆时偏移方法,提高成像分辨率,有利于油气勘探和开发部署。本文围绕弹性波最小二乘逆时偏移展开研究。首先基于一阶速度-应力方程,采用高精度交错网格有限差分方法实现弹性波场数值模拟。为提取纵横波场,研究了基于Helmholtz分解的波场分离方法、基于解耦方程的波场分离方法以及波数域波场分离方法,并对比分析三者的分离效果及计算效率。根据不同的波场分离方法,分别应用互相关成像条件、内积成像条件、激发振幅成像条件对构造成像,针对成像结果中的极性反转现象,采用一种能量范数成像条件进行成像,模型测试证明该成像条件有效避免了极性反转现象的产生。为校正互相关PS成像中的极性反转现象,采用一种共炮域极性校正方法;对于内积PP成像及激发振幅PP成像产生的极性反转现象,采用P波应力成像作为逆时偏移成像的补充。在成像过程中,利用有效边界存储策略重建震源波场以减轻存储负担。为提高成像剖面质量,在弹性波逆时偏移的基础上,推导逆时反偏移算子与伴随算子,建立误差泛函,采用共轭梯度法进行迭代优化计算,进而实现了弹性波最小二乘逆时偏移方法。模型数据测试结果表明,弹性波最小二乘逆时偏移方法可有效压制串扰,提升照明范围,获取分辨率高、振幅均衡的地下反射率结果。