1、地震波传播理论研究：研究非均匀介质、各向异性介质、非完全弹性介质及双相（或多相）介质中地震波的传播规律和反射特征，发展求解上述问题的解析法和波动方程数值法，为地下地质体的识别与解释奠定理论基础。
2、地震叠前成像理论研究：借助目前已有的三维地震资料、VSP资料和井间地震资料等，研究复杂条件下地震叠前成像、多尺度叠前联合成像和层析成像理论，为叠前成像和多尺度联合成像提供理论支持。
3、地震模拟与叠前成像方法研究：研究高精度的地震正演模拟方法、叠前保幅成像方法和融合多尺度资料的联合成像技术，实现复杂条件下地震资料的准确构造成像和岩性成像，为我国复杂油气储层和国外复杂区块的地震勘探提供高精度成像技术。
出版专著4本：《地震技术新进展》（印兴耀等，2006年）、《各向异性介质地震波传播与成像》（吴国忱，2006年）、《地震波理论与方法》（孙成禹，2007年）、《叠前地震反演》（印兴耀、张繁昌、孙成禹，2010年