随着油气勘探开发复杂程度的不断加深,如何提高储层预测的精度越来越逐渐成为专家学者研究的重点,而寻找一种适用于复杂介质的反演方法就更为尤其重要。全波形反演是利用叠前地震波场中的运动学及动力学信息反演得到地下岩石的物理特性,能够解释复杂地质背景下的构造的细节信息。全波形反演以波动方程正演为基础,将正演模拟得到的地震记录与实际观测地震记录进行匹配,通过使二者数据之差最小建立目标函数,并迭代循环求取目标函数的极小值,最终得到地下介质岩石物理参数。本文从波动方程正演研究开始,推导了时间域声波和弹性波有限差分正演公式并进行正演模拟,为全波形反演奠定基础。紧接着推导了全波形反演的梯度公式,并进行模型反演,比较最速下降法、共轭梯度法、L-BFGS、照明预处理L-BFGS等方法反演的精度及效率,并形成了时间域全波形反演流程。密度是地震勘探中最重要的信息之一,多参数反演的强非线性问题一直是全波形反演中的一个难题,本文推导了多参数时间域声波全波形反演公式,探讨了密度和速度的串扰作用对反演的影响并得到了合适的密度反演策略,并将其运用到实际资料中获得了比较好的结果。接下来,推导了弹性波多参数全波形反演公式,并进行模型试算。