作为非常规油气资源,对页岩油气勘探开发技术的需求正逐渐提高,而地球物理勘探技术是页岩油气资源评价的核心。页岩储层具有复杂的微观物性特征和宏观各向异性特征,针对页岩储层的地球物理方法研究具有重要意义。本文针对具有低孔低渗特性的致密页岩储层,进行了岩石物理和地震方法的研究与讨论,为页岩储层地球物理测井和地震评价、储层识别与描述技术的开发提供方法技术。在地震反演方法基础上进行定量地震解释是当前页岩油气藏描述的主要发展方向之一。因此在页岩油气储层的勘探方法研究中,以岩石物理学为基础,以地震正演、反演方法为有效的地球物理工具,进行相关的定性地震分析和定量地震解释研究,可为页岩油气储层的识别和描述提供丰富的地球物理信息和依据,对于地球物理勘探方法的改进和提升具有重要意义。页岩储层包括页岩气储层和页岩油储层,页岩储层的固有各向异性及水平层理发育使得储层呈现VTI(vertical transversely isotropy)各向异性,其微观结构特性差异引起了多种宏观各向异性特征。首先,针对具有VTI各向异性特征的页岩气储层的微观物性特征进行岩石物理方法和地震方法研究,以期能够通过对页岩气储层物性参数的预测为页岩甜点区描述提供基础。本文以龙马溪组页岩气储层为例,建立VTI各向异性岩石物理模型,基于模型进行储层物性参数井中岩石物理反演,并在BP神经网络框架下将反演结果应用于地震弹性参数的定量解释,将储层的岩石物理属性与地震波传播特性相融合,得到储层物性参数的空间分布,为页岩气储层甜点区识别提供方法与技术。首先,在页岩微观物性特征分析的基础上,抽象出关键物性参数,应用等效介质理论进行建模,建立复杂矿物组分、干酪根与流体组成的有机质混合物性质、有机质孔隙度等微观物性特征与页岩宏观VTI各向异性的定量关系。之后,基于岩石物理模型设计反演方法,应用模拟退火粒子群算法求解目标函数,由常规测井曲线反演有机质混合物纵横比、有机质孔隙度等储层物性参数及页岩VTI各向异性参数。最后,应用BP神经网络方法建立页岩物性参数与弹性参数的非线性映射关系,在此基础上对地震弹性反演结果进行定量解释,得到页岩物性参数的空间分布,可用于进一步分析页岩气储层孔隙连通性、页岩脆性、有机质成熟度及含气性等物性特征,为页岩甜点区的地震识别提供依据。针对发育有水平缝的页岩油储层物性特征作进一步研究,并基于岩石物理对页岩储层进行各向异性表征。页岩油储层中的水平缝作为页岩油存储和运移的空间,同时影响页岩油储层的VTI各向异性特征,因此,通过对页岩油储层中水平缝特性的研究,可为储层宏观各向异性特征描述和产油量评估提供方法。针对VTI各向异性介质进行研究,以Rüger提出的VTI介质反射系数理论公式为基础,提出了计算VTI各向异性参数和水平缝密度的VTI各向异性参数地震AVO反演算法,并将该反演算法应用于罗家地区页岩油储层中进行计算。首先,通过对罗家地区页岩油储层测井数据应用Backus平均方法,将数据从测井数据尺度粗化至高分辨率地震勘探数据尺度,并建立VTI各向异性等效模型。然后,将各向异性传播矩阵应用于等效模型中进行正演模拟,得到页岩油储层的地震AVO响应,综合测井资料、合成地震记录和实际地震资料进行井震标定。应用VTI各向异性参数地震AVO反演方法,结合前人计算的岩石物理反演结果,计算VTI各向异性参数ε与水平缝密度ε_H之间的拟合关系,以此对研究区的水平缝空间分布进行计算,并与实际油气资料进行对比,证明了反演方法的有效性。应用本文提出的VTI各向异性参数地震AVO反演方法计算水平缝的空间分布,为页岩油储层描述及油气产量预测提供了依据。考虑页岩油储层中发育的垂直裂缝,建立正交各向异性等效介质模型,引入方位信息进行全波场地震响应模拟进行研究。通过引入水平慢度将各向异性反射率法进行简化,并由此计算正交各向异性等效介质模型的地震AVAZ(amplitude versus azimuth)响应,结合模型分析垂直裂缝的特征及其对方位各向异性特征的影响。首先,建立上覆层各向异性特征有差异的两个正交各向异性等效模型,并应用简化的各向异性反射率法进行正演模拟,通过分析两个模型的地震AVAZ响应和方位振幅分布图,讨论上覆层各向异性特征差异对地震响应中方位各向异性特征的影响。然后,针对济阳坳陷罗家地区页岩油储层建立岩石物理模型。由于在页岩储层的VTI各向异性背景下发育有垂直裂缝,使储层具有等效正交各向异性特征,以等效正交各向异性介质作为模型。应用Backus平均理论将测井资料尺度的VTI各向异性粗化至高分辨率地震勘探资料尺度,并利用Schoenberg理论引入垂直裂缝,得到正交各向异性等效介质模型。之后,应用各向异性反射率法对所建立的模型进行全波场地震正演模拟,计算其AVAZ响应,并以振幅的方位特征对储层裂缝进行描述。通过分析PP波、PSV波和PSH波方位振幅响应的变化特征和方位振幅分布图的拟合形状,判断裂缝的发育方向,为页岩油储层中裂缝的地震方法识别提供基础。