南海M区受浅层低速异常体和T50高速礁灰岩层的双重影响,传统的速度建模方法对浅层异常体、礁灰岩及小尺度地质体难以精确刻画,造成下伏构造成像扭曲严重,地震剖面上显示的低幅构造真假难辨,给油气勘探带来较大风险。相比传统的速度建模技术,全波形速度反演技术(Full Waveform Inversion,简称FWI)具有更强的速度模型更新能力,能够综合利用地震回转波和反射波信息建立高精度速度模型。本文以FWI技术为驱动,通过正演模型论证设计采集参数,获取能满足FWI技术应用的地震资料,并针对目标区开展全波形速度反演方法研究,形成了针对礁灰岩区高精度速度建模技术流程。首先通过高精度网格层析求取初始速度,其次应用回转波FWI更新浅层速度模型及中深层低频速度模型,应用反射波FWI更新速度模型高频分量,最终提高了浅层异常体、礁灰岩及下伏地层速度刻画精度,消除了低幅构造成像假象,为南海M区目标评价提供了有力支撑,对其他海域同类问题的解决方案制定具有较好的借鉴意义。