地震随机反演技术综合了地震反演与储层随机建模的优点,充分利用了地震数据的横向高分辨率和测井数据的纵向高分辨率,并考虑了储层预测的随机性和非均质性,相对于常规地震反演而言分辨率更高,可反演储层参数更多,受到国内外普遍关注。常规随机反演技术,主要分为随机模拟和地震反演两大部分。随机模拟是基于测井数据和地质统计学理论为指导,通过多个等概率模拟实现来反映空间结构分布。地震反演即通过随机模拟得到的初始模型进行迭代,实现随机模拟结果与地震数据的匹配,提高模型的横向连续性。传统的随机反演技术在模拟和反演两方面均存在不足。主要体现在:1)在随机模拟过程中,由于其过分依赖于两点地质统计学建立的变差函数,没有考虑到地质结构的复杂性和几何形态分布对储层参数建模的影响,比如相、岩相等,使得反演结果往往与实际地层情况不符。2)常规反演技术采用逐道反演技术,忽略了地质结构和地层几何形态等对反演结果的影响,使得反演结果虽然与单道地震数据符合,但是与整体形态存在差异。为解决以上问题,本文提出一种基于相控的随机模拟方法和相控地震多道反演方法,有效提高随机模拟和反演结果的精度。本论文主要研究内容安排如下:1)鉴于谱聚类方法能对任意形状的样本空间进行聚类的优点,提出了一种基于谱聚类方法的地震相划分技术。针对传统谱聚类算法难以对大规模数据聚类的问题,提出了一种基于快速采样及广义高斯核谱聚类方法对地震数据进行相划分,并将地震相划分结果用于控制随机模拟过程,采用分相变差函数实现相控地质统计学模拟。2)将前述随机模拟方法得到的结果用于地震波阻抗反演。针对传统单道反演的不足,提出了一种多道反演框架,在此基础上针对反演数据噪声问题,提出了基于混合范数的迭代求解方法。同时,将前述地震相划分结果用于约束多道反演过程,实现了相控的多道随机地震反演方法,结果表明,通过相约束地震随机模拟和反演可以大大减少储层预测的不确定性,提高储层预测的精度。综上所述,本论文总结出了一套相控随机反演的方法流程,提出了基于快速采样谱聚类的地震相提取方法,实现了相控随机模拟方法和相控多道随机地震波阻抗反演技术,为随机反演技术的进一步应用提供了一套行之有效的技术方案。