页岩储层是目前非常规地球物理勘探的研究热点之一。而地震岩石物理分析技术是储层物性参数描述的重要手段。作为地震弹性参数与储层物性参数之间的“桥梁”,地震岩石物理分析大体可分为“正问题”和“反问题”。正问题主要涉及岩石物理模型的构建及地震属性模拟,而反问题主要包括储层参数反演。本文从正问题出发,构建了适合页岩储层的各向异性模型。并针对反问题引入网格分析法优化了反演算法。最终利用反演结果讨论了页岩储层的各向异性特征。同时,分析了页岩储层的热点属性:脆性,优选脆性表征公式,结合井震资料,实现对页岩储层的脆性分析。本文的主要成果可以归纳如下:(1)论文构建针对页岩储层的各向异性岩石物理模型。模型着重模拟了页岩储层由(1)有机质的富集;(2)黏土的定向排列和(3)扁平状的孔隙形态所引起的各向异性。模型利用SCA+DEM模拟了页岩中的有机质,并引入成层因子(CL)模拟黏土的成层性强弱,最后利用孔隙纵横比控制了页岩的孔隙形态。实现了对页岩不同各向异性成因的精细模拟。(2)随后,基于构建的页岩模型,在常规二维孔隙纵横比反演模板的基础上,引入矿物含量作为第三维参数,建立了更符合真实情况的三维孔隙纵横比反演模板,对储层的孔隙形态和孔隙类型进行反演,并利用反演得到的孔隙参数,实现对页岩储层的纵横波速度预测。(3)为了获取更多的储层物性信息,本文构建双扫描反演流程,反演得到表征孔隙形态和黏土成层性强弱的模型参数孔隙纵横比(α)和成层因子(CL)。实现对储层各向异性参数的预测,并讨论了各向异性参数与储层物性参数的相互关系。(4)针对反问题,本文通过引入网格分析法,对储层参数的反演算法进行改进。网格分析法通过将实测测井值正态分布展开,将测井的误差考虑进反演算法中,最终得到待反演参数的概率密度分布图。降低了由测量值不准引起的预测误差,提高了预测结果的可信性。并预测了目的层的孔隙形态及孔隙类型概率密度分布。(5)优选现有脆性公式,发现基于弹性参数构建的脆性指数的预测精度总体高于基于矿物组分的脆性公式。基于杨氏模量泊松比构建的脆性指数对岩性的变化较敏感,而拉梅系数构建的脆性表征公式对孔隙流体更为敏感。基于模型,构建岩石物理脆性模板,优选脆性敏感参数。研究发现低泊松比,中高杨氏模量,往往对应高孔脆性页岩,是页岩开采的“甜点”区域。最终,针对西南四川盆地龙马溪组-五峰组的页岩储层进行脆性评价,叠前同时反演结果和测井脆性分析结果较为吻合,验证了脆性分析结果的稳定性和可靠性。