随着石油天然气勘探开发程度的加深,勘探难度越来越大,国内外很多石油公司都已将勘探的重点从常规油气藏转向碳酸盐岩裂缝储层等油气藏上。碳酸盐岩储层中的裂缝一般分布不均匀,储层预测困难,因此,寻找能够对碳酸盐岩裂缝储层进行有效预测的地球物理反演方法尤为重要。本文在对碳酸盐岩裂缝储层地质特征进行研究的基础上,将碳酸盐岩裂缝储层中广泛发育、定向排列的高角度裂缝,等效为具有水平对称轴的横向各向同性介质（HTI,horizontal transverse isotropic）,并以岩石物理模型作为桥梁,建立了碳酸盐岩裂缝储层的地震响应特征与地球物理弹性参数之间的关系,为后续岩石物理建模,以及碳酸盐岩裂缝储层方位各向异性反演方法的研究提供了理论依据。基于岩石物理的基本理论,建立了适用于碳酸盐岩裂缝储层的各向异性岩石物理模型,将一些常规的测井解释结果作为岩石物理建模的基本信息,估算出了裂缝储层的纵、横波速度以及各向异性参数。并分析了各项弹性参数对探究工区碳酸盐岩裂缝储层的敏感程度,研究表明体积模量、拉梅系数以及正向差值和切向差值能够区分碳酸盐岩裂缝储层和非储层,这为后续的反演和三维预测奠定基础;根据各向异性介质中纵波的反射和透射规律,在纵波反射系数近似公式的基础上,推导了含碳酸盐岩裂缝储层敏感参数的各向异性反射系数近似公式,探索研究了能够直接反演碳酸盐岩裂缝储层敏感参数的AVAZ（Amplitude variation with incident and azimuthal angle）反演方法,避免了进一步计算造成的累积误差。推导了方位各向异性弹性阻抗公式,实现了反演方法,由模型测试证实该反演方法具有较强的的抗噪性。将反演方法应用到实际的碳酸盐岩工区中,反演结果与测井解释结果符合较好。