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AVO(Amplitude versus offset)分析是一项利用叠前地震资料中振幅随偏移距的变化特征分析和识别岩性及油气藏的地震勘探技术。传统的AVO反演更多的是估算AVO的各种属性,利用各种属性与岩石物理背景趋势的差异作为检测AVO异常的一种有效手段,它忽视了岩石弹性参数的定量估算,而定量、全面的岩性参数反演将是AVO反演今后发展的主要方向。精确的Zoeppritz方程描述了反射振幅信息量与弹性参数之间的关系,其近似公式是进行AVO反演、AVO交汇图分析、岩性预测和烃类检测的基础。本文发展了几个新的PP波反射系数近似公式,可适用于入射角较大以及反射界面附近弹性参数相对变化较大的情况,与目前广泛使用的近似公式对比表明,精度有了明显的提高,为今后AVO反演奠定了理论基础。AVO反演是一个非线性优化问题,因此采用非线性的反演方法,其解空间的性质、状态应优于线性反演方法。本文针对遗传算法、混沌优化方法所存在的缺点进行了改进,并将两者结合,提出了一种新的混沌遗传优化算法,该算法改善了“早熟”现象,具有较好的收敛性,并提高了计算效率,适用于多参数多极值的地球物理反演问题。对多个地层模型的试算结果表明,反演算法是稳定、高效的,反演出的纵波速度变化率、密度变化率等弹性参数具有较高的稳定性和精度,特别是密度差异对于寻找剩余油/气具有非常重要的作用。对于野外普遍存在的砂泥岩互层情况,Brekhovski的多层介质理论更符合实际情况。本文针对三层介质模型推导了反射系数公式,并在假设围岩参数已知的条件下,反演了中间层的厚度、纵、横波速度和密度等参数,对薄层AVO分析技术的发展具有重要的意义。