作为典型的陆相盐湖盆地,江汉盆地中部的二级构造单元潜江凹陷为盆地重要的富油凹陷。其中,潜江凹陷潜江组发育了一套巨厚的盐韵律夹砂泥岩的盐系地层。本文的研究目标层为该韵律层系中一套与盐岩互层的泥岩、云质页岩以及钙芒硝岩地层。该套地层单位岩石含油量高、可动性好,在陆相页岩油领域有良好的勘探开发前景,然而盐间页岩油储层的地震识别与描述仍面临挑战。首先,页岩微观结构影响页岩油的富集、运移及水力压裂开发。因此,需要在明确岩石物理机制的基础上,进行岩石物理正反演的研究,预测页岩储层微观结构。其次,油气富集程度的预测为页岩油储层“甜点”预测中的重要问题。由于储层流体中油、水物理性质差异不大,因此需结合页岩油储层岩石物理建模开展储层含油性预测。此外,还需要在盐间页岩油韵律背景下进行薄储层厚度预测,明确页岩油薄储层的基本地质结构。因此,本文在江汉盆地盐间页岩油储层地质构造及岩石物理机制研究的基础上,开展盐间页岩油韵律储层岩石物理建模及地震正反演研究,预测页岩油储层微观物性参数、含油性、薄层厚度等关键储层参数,为页岩油甜点区的识别提供关键信息。首先,本文针对江汉盆地潜江组盐间页岩层系构建岩石物理模型,建立基于岩石物理模型的反演方法在井中预测页岩微观物性参数及各向异性参数,并且开发基于岩石物理模型及神经网络算法的盐间页岩油储层物性参数地震反演技术。其中,岩石物理模型定量表征页岩从微观到宏观结构的弹性及非弹性各向异性特征,包括考虑与粘土混合物有关的固有各向异性、以及水平缝引起的附加各向异性。其中,以伊利石/蒙脱石比例及粒间软物质含量等关键参数,建立粘土混合物模型考虑伊利石/蒙脱石颗粒与粒间软物质的层状叠置结构的各向异性。岩石物理反演表明,页岩目标储层的微观物性及结构参数具有明显的垂向非均质性,而伊利石含量及分布是页岩整体各向异性的主控因素。岩石物理反演预测页岩固体基质各向异性,能够反映水平层理的发育,有助于储层力学性质的评估;计算的水平缝参数可为储层储集性评价、可压裂性评估等提供参考;预测的页岩整体各向异性参数可为地震正、反演及成像技术提供更为精确的速度模型。基于井中岩石物理反演结果,通过BP神经网络算法建立物性参数与地震属性的非线性定量关系,对地震弹性反演结果进行定量解释,得到盐间页岩油储层纹层结构、水平缝等物性参数及各向异性参数的空间分布,为有利储层的识别与描述提供方法和技术。其次,利用地震油气识别方法可以预测研究区页岩中的潜在油藏。但是,由于含油页岩与含水页岩的弹性性质相近,高含油饱和度页岩的识别存在困难。此外,复杂的矿物组分和有机质性质使得富有机质页岩的弹性响应更加复杂,进一步增加了应用弹性属性进行页岩油储层地震表征的困难。然而,如果考虑页岩中与有机质和烃类富集相关的非弹性属性,地震波的频散属性为烃类识别提供了一个新的方法。本文提出了一种利用对油气富集敏感的等效流体体积模量频散属性直接估算含油饱和度的地震反演方法。该方法引入由等效流体体积模量表达的P-P波反射系数近似公式,扩展了传统的地震频变AVO反演方法。之后,建立了页岩油储层岩石物理模型,描述了与有机质和烃类富集相关的速度频散与衰减。岩石物理模拟结果表明,与频率有相关的等效流体体积模量的频散属性比页岩整体的速度频散属性对含油饱和度的变化更为敏感。结合所提出的页岩物理模型以及高精度地震正演模拟的合成数据,通过理论模型验证了本文提出的地震波频散反演方法。分析表明,与传统的纵波速度频散属性相比,本文所提出的等效流体体积模量频散属性对含油饱和度具有更高的敏感性。江汉盆地盐间页岩油储层实际数据应用验证了该方法在盐间页岩油储层含油性预测中的适用性。最后,江汉盆地盐间页岩油储层的地质结构为韵律型薄互层,受地震分辨率的限制,常规基于调谐效应的地震理论难以精确预测盐间页岩油薄储层厚度。本文建立基于波形的地震方法进行韵律结构页岩薄层厚度的预测。首先,以选取的测井数据为基础,在实际韵律结构背景下设计目标层地质地球物理模型。针对每口井,考虑页岩薄层的速度和厚度的可能变化情况,利用传播矩阵方法计算韵律结构中页岩薄层的速度、厚度等参数变化时的地震响应,建立薄层厚度预测的模型空间,通过寻找实际地震反射波形与模型空间中地震波形最佳匹配的方式预测页岩薄层厚度,得到研究区目标层页岩薄储层厚度的空间分布。在验证井位置处预测厚度与测井解释结果具有较高的一致性,验证了本文方法的有效性。结合该方法预测的页岩薄层厚度与地震岩石物理预测的储层物性参数,可为页岩油有利储层的综合描述提供依据。