在海洋地震勘探中,海平面具有强的反射系数,会产生大量自由表面多次波。自由表面多次波会导致在地震数据处理中污染有效波,甚至与有效波产生相互干涉效应,使得处理结果中地震剖面上的目标层分辨率降低,进而影响到海洋地震勘探结果准确度,因此对自由表面多次波的有效压制是海洋地震勘探中一个非常重要的课题。目前较为成熟的海上自由表面多次波压制方法有:1.迭代法SRME（SRME,surface related multiple elimination）;2.通过稀疏反演的EPSI算法（EPSI,estimation primary by sparse inversion）;3.通过闭环反演的CLSRME算法（CLSRME,closed-loop surface related multiple elimination）;4.基于一次波与多次波局部正交假设的LPMO算法（LPMO:surface-related multiple leakage extraction using local primary-and-multiple orthogonalization）。本文在分析海洋地震资料中多次波产生机理及常见压制方法的基础上,首先研究了基于WRW（WRW,downward wave-reflection-upward wave model）地震波传播与反射模型以及反馈环算法模型的、通过数据驱动的SRME算法,该算法首先对自由表面多次波进行预测,再采用常规的基于维纳滤波算法五种信号匹配方法对预测的多次波进行匹配压制;随后,针对迭代法SRME在多次波与一次波能量相干处对一次波有损伤的局限性,研究实现了CLSRME反演算法压制多次波,并通过数据处理,验证了CLSRME算法的可靠性。在CLSRME算法中采用共轭梯度法提升了反演速度,加快了目标函数收敛,提出基于加权动量梯度法的CLSRME算法,进一步加快了收敛速度,通过Deflt标准模型、Sigsbee2理论数据模型与实际资料处理,证明了CLSRME算法能很好地对自由表面多次波进行有效压制。最后,采用基于局部一次波与多次波正交假设的LPMO算法对其它以完整保留一次波前提下的算法结果进行二次多次波而次压制,并取得较好结果。