AVO(Amplitude versus offset)技术是通过对叠前地震波的振幅随偏移距的变化特征和规律进行分析,进而对油气储层流体的性质、储层岩性等做出预测和判断的一项地震油气勘探技术。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。本文研究对比了Zoeppritz方程及其不同的近似方程,特别是从众多的P-P波及P-SV波的AVO近似公式中选择了几个有代表性的、高精度的近似公式,为今后的AVO反演奠定了基础。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、状态应优越于线性反演方法。传统免疫算法易限入局部最优,且收敛速度较慢,本文研究了一种新的非线性反演方法——改进免疫算法,该算法用正交交叉生成初始种群,用精英交叉来增加群体的优良模式,用混合变异提高局部和全局寻优能力。该算法具备较强的局部和全局寻优能力,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。纵、横波联合勘探能给地震岩性解释工作提供更多的信息,有助于减少反演结果的多解性,使其更易于实现全面的AVO物性参数的反演,从而提高油气藏的描述能力。利用改进的免疫算法分别进行纵波反演、横波反演和纵横波联合反演对比实验,并对多个典型地层模型验证了反演的稳定性。实验结果表明,联合反演比单一纵波和横波反演出的弹性参数具有较高的稳定性和精度。当测量数据存在野值时,传统的最小二乘算法所得的结果不可靠,本文研究了一种稳健估计方法。对多个地层模型的联合反演试算结果表明,稳健估计方法可比较准确地估计弹性参数。本文给出的稳健估计方法在其他的AVO反演中也有着良好的应用前景。