世界油气探明储量的50%以上存在于碳酸盐岩储层中,碳酸盐岩成为物探地质学家关注和研究的重点课题,碳酸盐岩受各种因素的作用,有岩性多样,横向变化大,分布不均,储集空间类型复杂多样等特点,这样加剧了碳酸盐岩储层识别和预测的难度。地震反演结果对油气预测具有重要的指示作用。首先从叠后反演出发,分别对叠后地震相控非线性反演和地质统计学反演进行了研究。地震相控非线性反演的优点在于赋予参与反演约束的地震相界面参数明确的地质意义,利用了相邻地震道波形的相关特性和地质体的随机变化,而地质统计学反演把随机模拟算法和反演相结合,两种反演结果在体现地质特征和提高分辨率等方面都具有明显优势。然后在此基础上,推导精度更高的Zoeppritz近似公式,通过对叠前反演方法的研究以及流体弹性参数敏感度分析,完成对研究区叠前地震流体识别。研究基于时频分析的地震含气性检测的理论方法,对比分析了以往常用的各种时频分析方法和匹配追踪算法的优劣,提出一种改进的混合优化匹配追踪算法,更好解决常规匹配追踪过程中求解时频原子参数问题,提高地震信号时频分解的精确度和效率。本文还对常规蚂蚁追踪裂缝检测算法进行了改进优化,选择地震数据计算的方差体作为蚂蚁追踪的数据体,并且选择相干值和边缘检测值的线性加权作为启发因子。优化后的蚂蚁追踪裂缝检测技术,可以识别精度更高的裂缝,准确获取地下存在的小尺度断裂信息。最后利用上述方法在南哈南路边(PRDS)石炭系进行了实际资料应用,通过蚂蚁体裂缝检测对区块进行裂缝平面预测,叠后反演预测储层厚度,再结合叠后烃类检测和叠前流体识别技术来预测研究区气层的分布。