油气储层是石油勘探、开发的直接目的层,是油气藏的核心,储层属性参数如岩性、物性和流体等的空间分布,对于油气储量的估算、勘探开发井位的部署有着重要的参考价值。然而,受地震资料频带范围的限制,单一的叠前、叠后地震反演方法往往无法精确刻画储层空间展布规律,更难以定量表征流体和储层物性特征。为此,本论文采用多数据、多学科、多方法联合的思想,将地质统计学、岩石物理和地震反演理论相结合,建立了一套地震储层定量表征方法。在岩石物理建模中,针对复杂孔隙结构储层,本文提出了一种扩展Xu-white模型,通过引入第三种孔隙结构,基于微分等效介质理论推导了多重孔隙干岩石等效模量的解析表达式,并且采用斑状饱和模型计算流体饱和岩石等效模量。该模型能够提供更加准确的测井总孔隙度估计和横波预测结果,并且能够对反演结果进行孔隙度和含气饱和度的定量解释。地震子波和噪声为地震反演的重要输入参数,对地震反演结果具有重要影响。常规地震子波提取方法没有考虑子波与噪声之间的耦合性,针对此,本文采用贝叶斯网络描述测井约束地震子波提取中各参数的依赖关系,并且考虑测井资料的标定误差和测量误差,对地震子波和噪声进行了同时定量化估计,获得了更加精细的井震标定结果。在叠后地震反演方面,由于叠后地震资料具有高信噪比和低计算成本的优点,波阻抗反演在工业中仍然被广泛地应用于地下储层的定性和定量表征,但是单一的叠后反演通常不能有效识别储层的含流体特征。本文将叠后地震反演与高精度谱分解流体活动属性相结合,充分利用地震反演的高分辨率、地层属性优势,以及流体活动属性的准确流体检测优势,实现了有利储层的厚度定量预测。在叠前地震反演方面,为了解决确定性反演方法分辨率低和传统随机反演计算效率低的问题,本文在贝叶斯理论框架下,将地震数据、测井数据和地质统计信息整合,提出了高分辨率叠前贝叶斯序贯随机反演方法。该方法既是对地质统计学理论的发展,也是对地震反演理论的补充。一维、二维理论模型测试和三维实际资料岩性/流体定量表征结果,验证了本文方法在提高叠前地震反演精度和降低反演结果不确定性上的优势。