地层压力预测对深层油气勘探、减少钻井成本、水力压裂、页岩工程甜点预测、压力相关岩石性质研究、以及改进储层性质和开发等非常重要。异常高压(超压)在沉积盆地中普遍存在,成因机制主要包括欠压实和流体膨胀两类,不同成因机制下岩石性质不同,在地层压力预测前调查超压成因机制是必要的。目前地层压力的地震预测方法主要是建立垂直有效应力和物理参数(速度、电阻率或孔隙度)间的关系,然后通过有效应力理论预测地层压力。常用的Eaton法需要估计正常压实趋势(NCT),但NCT只能推断不能测量。用常规方法计算的NCT是一条平滑的曲线,不能展现小尺度地层性质的变化,限制地层压力预测的精度。本文提出了建立正常压实页岩岩石物理模型的高精度地层压力预测方法。页岩因层理和定向排列的微裂缝而具有正交各向异性(OA)性质,故用OA页岩岩石物理模型来模拟正常压实页岩,模拟的纵波速度和体积模量在正常地层压力段与实测值匹配,在异常地层压力段有差异,模拟结果可以作为NCT来预测地层压力。由于体积模量比速度能更好地表征地层压力,故提出了地层压力预测的体积模量法,并通过敏感性分析证明了体积模量对超压敏感。经过与实测地层压力的比较,证明了用岩石物理模型模拟NCT的方法可以大幅提高预测精度,在四川盆地深层页岩气工区预测的地层压力地层切片上,体积模量法得到了更符合实际情况的预测结果。此外,常规岩石物理模型没有考虑压力的影响,因此用地层压力对常规岩石物理模型进行校正,得到了更加精确的模拟结果。其次,本文提出了用叠前地震资料预测地层压力的方法。利用叠前地震数据的振幅随偏移距变化的信息(AVO),分别用OA介质叠前方位弹性阻抗反演和基于贝叶斯的随机反演方法,反演地震层速度和体积模量。然后通过Eaton速度法和体积模量法对3D工区地层压力进行预测,预测结果符合从地面破裂压力得到的对地层压力的先验认识。上述基于正常压实页岩岩石物理模型的方法,需要人为估计正常压实孔隙度,存在主观影响。因此提出了建立实际页岩岩石物理模型来直接预测地层压力的方法(不经过NCT),基础是孔隙刚度理论和流体物理性质。预测结果与实测值一致,证明了该方法的有效性。