碳酸盐岩缝洞油气藏检测在油气勘探进程中愈发占据重要地位。但是由于碳酸盐岩储层岩石组分复杂,储集空间分布随机性强,具有较大的非均质性,常规储层预测方法难以准确判断有利区域。本文以我国西部塔里木盆地TH油田中下奥陶统碳酸盐岩储层为研究对象,在对裂缝尺度分级的基础上,通过岩石物理建模和正演模拟研究,重点进行了纵波方位各向异性及横波分裂特征分析,并将之用于TH油田裂缝型油气藏检测中。首先,论文根据裂缝纵向长度及纵横比关系,将其划分为微观尺度裂缝、介观尺度裂缝、宏观尺度裂缝及孔洞四类。其中,介观尺度裂缝为当前研究的重点与难点。为此,从岩石物理角度出发,结合实际研究区测井、岩芯参数数据,着重考虑了储层背景岩石包含多种矿物组分且裂缝、孔隙广泛交叉发育的实际情况,将Voigt-Ruess-Hill边界理论与Chapman理论融合,构建了适合于研究区碳酸盐岩的岩石物理模型。基于构建的岩石物理模型,正演模拟分析了裂缝介质参数对纵波各向异性属性的影响,认为纵波衰减对米级介观尺度最为敏感,且裂缝是引起方位各向异性的主要原因,利用纵波衰减方位各向异性特征能够有效识别米级介观尺度裂缝。由此,利用叠前方位道集求取准确的衰减参数成为重要一环。但是在实际地震资料中,衰减品质因子往往求解困难。为此,论文将平滑伪Wigner-Ville分布及最小二乘非线性拟合方法引入到表征高频吸收的频率衰减梯度计算中,同时将这一计算方法从叠后数据推广到了叠前方位角道集中,得到方位频率衰减梯度,提高了时频分析精度及拟合精度。利用方位频率衰减梯度能够较好的反映由介观尺度裂缝引起的方位各向异性特征,实现地震资料介观尺度裂缝预测。此外,横波(转换横波)数据相比于纵波数据可以提供更加丰富全面的储层信息。基于前述碳酸盐岩岩石物理模型进行地震记录正演模拟及数值理论分析表明,饱含水时快慢横波之间的能量差异较小,而饱含气时两者之间能量差异较大,利用振幅能量的对比分析可以很好的区分气和水。同时证明横波分裂的频变特性受裂缝尺度与裂缝密度的综合影响。在对TH油田多波试验工区S井区多分量数据进行分量转换后,利用快慢横波时延及振幅能量比值进行了含气型储层检测,与测井结果吻合较好。基于上述研究分析,提出了井震结合的多尺度裂缝综合预测方法流程,并进行了实际应用。在这一过程中个,首先利用叠前方位频率衰减梯度预测介观尺度裂缝发育强度,同时利用叠后方差、曲率、蚂蚁体属性预测宏观尺度裂缝分布,将计算结果与试生产井数据进行交会分析,确定有效范围,然后利用瞬时峰值频率振幅检测孔洞空间分布,最后将三者预测结果融合分析得到多尺度裂缝综合检测结果。实际结果表明,这种方法可以很好地解释碳酸盐岩裂缝的空间分布,提高裂缝预测精度。