地震各向异性的重要性自1986年首次在油气藏中观测以来得到了石油行业的认可,自那以后,地震各向异性在解决地球物理问题上的应用一直受到人们的关注。然而,许多问题仍然存在,这限制了该技术的应用。目前,越来越多的三维多分量地震数据具有宽方位角。这些为地震各向异性的研究提供了更多的机会。本文的研究重点是利用横波分裂在三维多分量地震数据中对地下裂缝进行表征,提高转换波成像质量,探测裂缝性储层的流体类型,以及综合利用VSP和地面地震资料对裂缝储层进行解释,对裂缝性油藏勘探和监测具有重要意义。为了利用横波分裂表征地下裂缝系统,首先分析了转换横波分裂发生的原理,给出了横波分裂现象的数学解释。研究了横波分裂分析与补偿的算法,比较了几种横波分裂属性（快横波极化方位和时间延迟）分析准则。之后设计了多层裂缝系统,采用有限差分法数值模拟了裂缝地层的波场响应,对合成记录进行了横波分裂分析与补偿证明了本文横波分裂分析与补偿算法的可行性。然后对SH裂缝储层转换波资料进行了分析,补偿结果改善了指示横波分裂的“双眼现象”。为了对XC多组裂缝地层进行准确成像。首先研究了多层裂缝系统的横波分裂层剥离算法,模型数据验证了层剥离的可行性。对实际资料分成浅层、目的层和深层分别进行分裂分析和补偿。采用了Alford相干最大准则和三角变换T分量剩余能量最小准则分别扫描裂缝方位和时延,并分析了Alford旋转法的优点。最后统计了各层快横波偏振方位和时延,补偿后的结果是转换波成像剖面得到较大改善。与实际工区地应力场进行了联系,一致性较好。监测流体分布是油气藏生产的一项重要任务。基于多尺度岩石物理模型的综合研究表明,利用地震各向异性在HTI介质中推导出粘度信息是可行的。数值模拟表明了流体粘度对介质弹性性能和地震反射率的影响,以及利用它们来判别油和水饱和的可能性。实际数据分析表明,利用纵波判别油水饱和度是很困难的。然而,由于孔隙水压力变化引起的特征横波分裂表现出裂缝性储层识别含油或含水的潜力。针对巴黎盆地Villeperdue油田纵波资料刻画储层性质不丰富以及多解性的局限性问题,利用VSP和地面地震资料进行综合处理和解释,通过对矢量波场的横波分裂分析,得到了横波分裂相关的波场属性,进而对目标储层进行各向异性建模,结果表明横波分裂相关的属性揭示了储层更详细的内部结构,而其横向和纵向变化在纵波资料上都不能体现出来。说明了综合VSP和地面资料综合利用来进行储层刻画的优势。