海上中深层薄互层岩性油气藏勘探是一大难点问题，中深层的地震资料往往品质较差，分辨率低，且常常存在盖层强反射的遮挡问题，制约单砂体预测研究。为解决此类薄砂层预测难点问题，这里提出了一种面向海上中深层地震强反射干扰背景下的薄弱储层预测方法，从地震资料出发进行两次优化处理，以提高地震对薄层的分辨率，通过子波反褶积对地震资料开展以储层预测为导向的拓频，提高地震对薄层分辨率，再考虑去除盖层强反射的影响，采用匹配追踪算法对地震资料进行分解，通过强反射层频率范围约束原子匹配过程，识别出区域上的强反射层地震信息，从拓频后的地震资料中剥离强反射轴，利用二次优化后的地震资料开展叠前反演预测优质储层分布范围，基于此策略解决复杂中深层储层预测难题。具体介绍了拓频和去强轴二次优化处理的原理，并通过模型正演分析了薄砂层地震响应及盖层强反射轴的形成机理并验证了该方法的可行性。在南海西部某目标区块储层预测应用中，该方法能很好地预测薄砂储层的分布特征，提高了隐蔽型目标层的油气预测精度，为此类中深层强反射干扰背景下隐蔽油气藏的预测提供了一种新的参考，对油气勘探开发具有重要意义。