页岩占据了整个沉积盆地中岩石类的绝大部分,是含油气沉积盆地的最主要的盖层岩石、烃源岩以及油气储层。页岩通常表现出较强的各向异性特征,正确认识及表征页岩的各向异性对地震数据的处理和解释以及后续的油气勘探开发具有重要的指导意义。各向异性的诱导因素很多,其中干酪根含量的影响至关重要;同时,作为烃类的油母质,干酪根含量对页岩其他物理性质有着不可忽略的影响,有效的建立页岩中干酪根含量与弹性性质之间的相关性是勘探开发和储层预测的关键。本文采用超声测试的实验方法验证VTI理论表征页岩各向异性的适用性;并通过改进实验方法和群、相速度理论的方法提高了各向异性参数δ的估测准确度;同时,提出有效的处理方法改善激光超声测试数据的信噪比,进而再次提高δ求取精度;在这个基础上,结合物理模型技术定量研究页岩各向异性重要的诱导因素,即干酪根含量与弹性参数之间的相关性,实现页岩各向异性的综合性研究。本文的主要成果可以归纳如下:(1)设计了一套全新的全方位角超声速度测试系统,可以方便且快速的获取不同方位角上的纵横波速度,通过理论曲线与实验数据对比及误差分析,论证Berryman强各向异性理论对页岩的速度各向异性有较高的预测准确度。在这个基础上,结合物理模型技术揭示Berryman理论能够准确预测速度各向异性的适用范围是纵横波各向异性参数皆大于25%。(2)通过对比分析激光超声技术和全角度超声换能器技术的测试结果,发现两套系统之间存在特定的相对误差(2.76%),在不经过任何数据处理的情况下,相对激光超声测试系统,全角度超声测试技术测试数据更加适合用于各向异性参数δ的实验估测。此外,提出结合Berryman理论与δ的理论上下边界可以提高各向异性参数的反演精度(可达22%)。(3)为充分的利用激光超声测试的优势并克服数据信噪比差的问题,提出一种可以有效的衰减激光超声波形数据中的强不规则噪声的处理方法(SOSVMF),合成数据和实际采集数据的处理效果都证明了这种方法的优越性。此外,采用此方法处理后的数据进行岩石物理反演,所得各向异性参数的精度也得到了有效的提高。(4)为克服天然页岩的弊端给实验测试带来的影响,首次提出了一套基于热压的人工有机页岩制作流程,所得到的人工有机页岩样品与天然页岩在微观结构展布(有机质&非有机质),均质性,动态性质(纵横波速度,各向异性参数),油藏性质(孔渗参数,密度)以及压敏性等方面都高度相似。基于该技术制作的12块干酪根含量连续变化的样品测试结果表明纵横波速度比可能是预测干酪根含量的有效工具。