叠前AVO/AVA反演是目前页岩储层勘探开发最常用的地震预测技术之一,基于其反演结果可进一步对页岩储层的物性参数、含油气性、TOC含量等参数进行预测和估计。提升AVA反演结果的精度,可以为页岩储层“甜点”预测以及开发中后期储层精细描述提供更加可靠的地震信息,因此,本文从提升反演结果精度的角度出发,研究了针对页岩储层的叠前AVO/AVA反演,考虑页岩储层独有的特征,发展了若干不同条件下叠前AVO/AVA非线性反演策略与方法。以纵横波速度和密度为主的常规弹性参数是页岩储层勘探开发的重要数据支撑,通常由基于Zoeppritz方程近似公式的叠前AVO反演得到,但是近似公式假设条件多,计算精度低,极大地限制了这些参数的获取精度。精确Zoeppritz方程能够很好地克服这些问题,对此,研究开展了基于精确Zoeppritz方程的常规弹性参数直接反演,并利用贝叶斯理论进行反演目标函数构建,同时引入包含弹性参数之间统计相关性和先验分布特征的先验信息。此外,为了克服因先验约束稀疏性太强而导致弱反射信息被压制太严重的问题,有针对性地引入修正柯西分布。本文分别采用Gauss-Newton法和广义线性反演(GLI)与迭代重加权最小二乘(IRLS)组合算法对非线性的目标函数进行快速求解,相比而言,第二种方法具有更方便的反演稳定性分析方法。模型数据和油田数据测试充分验证了方法的可行性和有效性。杨氏模量和泊松比是与页岩储层勘探开发直接相关的重要岩石力学参数,但间接计算带来的累积误差以及近似公式较低的计算精度都极大地限制了这些参数的获取精度。因此,本文利用岩石物理关系对传统形式的精确Zoeppritz方程进行等价改写,得到利用杨氏模量、泊松比以及密度表示的新形式的精确Zoeppritz方程,实现了基于该方程的杨氏模量和泊松比直接反演,有效地提升了这两个参数的获取精度。页岩储层通常表现出强各向异性特征,在其构造相对简单时可以近似等效为VTI介质,对此,研究开展了VTI介质的AVO/AVA非线性反演。针对VTI介质近似反射系数公式计算精度低以及精确方程形式复杂、非线性强等问题,本文基于弱各向异性假设,对精确方程进行高精度近似简化,然后基于新简化近似式进行目标函数构建,并引入能够突出地层边界特征的块约束项,最后采用GLI与IRLS组合算法对目标函数进行求解,该方法有效提升了VTI介质参数的获取精度。盐间页岩油储层具有明显的互层特征,地震数据中包含的高频信息能够对其进行有效的识别,因此,研究将分频联合反演与上述高精度AVO/AVA非线性反演方法相结合,实现了针对盐间页岩油层的高分辨率叠前联合反演。