本文从地震各向异性基本理论出发,同时考虑页岩油气储层中发育垂直裂缝和存在水平层理的情况。当只考虑垂直裂缝时,可以将页岩储层等效为具有水平对称轴的横向各向同性介质(HTI介质);当只考虑水平层理时,页岩储层近似等效为具有垂向对称轴的横向各向同性介质(VTI介质)。结合HTI介质和VTI介质的Thomsen各向异性参数的定义,分别构建了各向异性参数与垂直裂缝和水平层理之间的关系,为页岩岩石物理模型的建立奠定基础。综合考虑页岩中垂直裂缝和水平层理对各向异性的表征,首先建立了适用于页岩油气储层的各向异性页岩岩石物理模型。利用所构建的页岩岩石物理模型,并且结合常规的测井资料(孔隙度、泥质含量、含水饱和度、密度和声波时差等)可以计算地下岩石的弹性矩阵。根据所求得的弹性矩阵,不仅可以预测页岩储层的横波速度,而且可以对各向异性参数进行估算。在只考虑垂直裂缝对各向异性的影响时,将地层等效为HTI介质。结合页岩岩石物理模型,从YPD(杨氏模量-泊松比-密度)反射系数近似公式出发,推导了YPD弹性阻抗方程,利用该方程直接反演得到方位杨氏模量。并对传统的最小二乘椭圆拟合算法进行改进,得到一种稳健的最小二乘椭圆拟合算法,将改进后的椭圆拟合算法应用于各方位角下杨氏模量,裂缝密度用拟合得到的椭圆率表示,裂缝走向用椭圆长轴方向表示,从而实现地层的裂缝发育方向和裂缝密度预测。在只考虑水平层理对各向异性参数的影响时,可以将页岩等效为VTI介质。由Ruger近似公式出发,为了避免各向异性参数对反射系数贡献太弱的缺陷,推导了消除各向同性背景介质影响后的弹性阻抗方程,仅保留了各向异性部分的弹性阻抗,“放大”了各向异性参数对反射系数的贡献。基于此思想,提出了一种新的直接反演得到的各向异性参数的方法,并结合水平层理与各向异性参数之间的关系,实现极化各向异性的叠前地震反演,达到页岩地层水平层理评价的目的。