石油在国民经济建设中发挥着重要作用,推动着油气勘探工作的快速发展。查明地下复杂构造和深层构造已成为目前石油勘探的重点,复杂构造油气勘探的关键技术之一为深度域成像。叠前深度偏移因其对该类构造具有良好的成像效果而被认为是最为有效的方法之一,而三维(3D)传统炮域叠前深度偏移计算存在效率低的问题。本文针对该问题,研究了3D平面波波动方程叠前深度偏移方法。通过利用τ-p变换把球面波数据合成为平面波数据,然后对每一个平面波数据应用波动方程的单程波传播算子进行波场延拓并成像,最后叠加每个平面波数据的成像结果即可得到平面波偏移的最终偏移成像剖面。在此基础上,加入并行算法以提高效率,并对两种常用的并行方法做比较,研究在不同计算条件下,两者的效率问题。在上述方法理论研究工作的基础上,针对中石化石油物探技术研究院研发的商业化叠前偏移软件系统iCluster升级和功能扩展的需求,利用iCluster提供的数据平台和用户界面平台,对平面波偏移程序进行了实用化开发,实现了程序的商业化,并进行了3D模型数据和中石化南方3D实际地震数据的偏移成像处理,偏移成像效果良好。