国内外大量的页岩储层岩石物理研究成果表明页岩总有机碳含量、脆性、矿物含量等储层预测关键指标与页岩的密度、泊松比、杨氏模量等弹性参数密切相关。基于岩石物理关系、泊松比、杨氏模量等弹性参数均可由纵横波速度、密度联合计算获得。页岩储层关键指标计算的核心为精确地获取纵横波速度、密度三个参数。基于高精度的叠前地震数据,叠前地震三参数(纵波速度、横波速度、密度)同时反演是得到页岩弹性参数的有效途径之一。传统的叠前三参数同时反演算法研究均是基于反演参数和地震数据噪声服从高斯分布的假设前提。这种假设基本满足信噪比较高的叠后地震数据反演,但由于叠前地震数据的信噪比较低,特别是岩性差异变化较小的页岩储层,高斯模型、高斯噪声的假设往往难以满足实际弹性参数反演的需求。为此,本文首先基于测井数据和实际地震数据分析页岩储层反演中非高斯特征的来源,然后基于贝叶斯反演框架和广义极值分布理论构建反射系数、噪声等服从非高斯分布的页岩储层弹性参数反演方程,最后利用数值模型和实际数据验证方法的有效性和实用性。论文的主要工作和贡献主要包含以下三个方面:1)页岩储层叠前地震反演非高斯特征来源分析:以测井测量的纵波速度、横波速度、密度和实际地震数据为依托,以偏度、峰度、直方图和正态概率图为手段,以佐普里兹方程为理论基础分析页岩储层反射系数和实际地震数据中的非高斯特征。分析结果表明页岩储层叠前反射系数的4个衡量指标,其概率分布具有尖峰、厚拖尾(右尾)这一典型的非高斯特性;页岩储层段叠前地震数据中噪声的统计特征出现不对称和厚拖尾特性,具有典型的非高斯分布特征。2)仅仅考虑页岩储层叠前地震反射系数服从非高斯分布情况的页岩储层弹性参数反演方法研究:该方法基于贝叶斯反演框架,采用广义极值分布表征页岩储层叠前反射系数的非高斯特征,构建出基于广义极值分布的贝叶斯框架页岩储层三参数同时反演目标函数,采用模拟退火-粒子群优化算法进行求解广义极值分布参数。模型试算和实际地震数据的反演结果均证明本方法较传统(反射系数服从高斯分布)的三参数同时反演算法获得页岩储层纵横波速度、密度的抗噪性更强。3)同时考虑页岩储层叠前地震反射系数和叠前地震数据中噪声均服从非高斯分布的页岩储层弹性参数反演方法研究:采用与仅仅考虑页岩储层叠前地震反射系数服从非高斯分布相同的思路和相关理论,构建出了双基于广义极值分布(叠前反射系数和叠前地震数据噪声均服从广义极值分布)的贝叶斯框架页岩储层三参数同时反演目标函数。模型试算和实际地震数据的反演结果验证了方法的正确性和算法的可靠性,与前一种算法相比较,同时考虑页岩储层叠前地震反射系数和叠前地震数据中噪声均服从非高斯分布的页岩储层弹性参数反演方法能够获得精度更高的纵横波速速度、密度,但对噪声的鲁棒性较弱,且使用了粒子群-模拟退火优化算法求解双广义极值分布参数效率较低。