随着常规油气资源获取难度的增大,全球油气勘探已进入了常规与非常规油气并重发展的时代。非常规的致密页岩油气储层与致密砂岩气储层作为全球重要接替资源,其勘探开发技术已成为目前油气勘探领域的研究热点和难点。地震资料可为后续地质解释和油气藏情况判断提供数据保障,石油勘探开发过程中对地震资料质量和储层预测精度的要求越来越高。本文基于褶积模型和傅里叶尺度变换特性提出反问题框架下的地震数据分辨率处理技术,方法认为反射系数序列是地下介质的固有属性并保持不变,由于激发产生子波的不同使得观测地震资料具有不同特性,因此在反问题框架下建立尺度变换后子波与原子波间的一种映射关系,再借由该映射算子实现对原始观测地震资料的处理。地震反演是利用观测数据与模型参数间关系,结合实际资料特点,选择合理反演策略或优化算法估计地下介质参数的过程。地震反演得到反射系数序列的过程可以理解为地震资料在子波字典下进行稀疏表示的过程,契合稀疏分解定义。结合实际致密页岩油储层地质地球物理问题的需要,开展了新YPD方程下反演实现页岩储层脆性预测的方法研究,引入合理的低频算子正则约束以度量反演结果低频分量的准确性。稀疏性作为信号表征的重要课题,赋予地震信号处理领域新的生命力。论文将稀疏表示和压缩采样理论引入地震反射系数反演求解问题中,选取合理的正交基函数构建变换字典,将反射系数序列反演问题看作是地震数据变换域的压缩采样结果在稀疏字典中表示系数的求解问题,为地震反演提供新思路下的技术实现,不仅可实现地震反射系数的高精度求解,同时能节约数据存储成本。当前反演方法多基于褶积模型,反演结果分辨地下地质体的能力不够,而目前勘探形势下需要更为精细化的储层预测技术以提供数据支撑。在此种背景下,本文提出并初步实现一种非褶积模型下的标靶参数模拟方法,方法基于相似地震波形所表征的储层结构具有等同相似性假设,认为地震波形横向变化本质上反映储层空间结构变化。在等时框架约束下利用地震波形间的映射关系来表征储层的空间变异性,从而实现储层物性参数模拟的目标。该方法受地震资料和井数据驱动,结果分辨能力提高,可满足复杂储层精细表征的需要。