无论在地震油气勘探技术的理论研究还是实际运用中,波在界面上的反射和透射规律具有重要的地位,而且也是当今地震领域的热点问题。研究思路是:通过岩石物理理论构建油气储层模型,利用地震波场数值模拟方法得到不同油气储层模型的人工合成地震记录,对于得到的地震记录进行AVO分析,从而得到重要的认识和结论,加深人们对于各种AVO现象的认识。首先,构造储层模型。影响岩石地震属性的因素比较多,如何选用合适的岩石物理模型来构造储层模型对于AVO分析非常重要。在论文中涉及的岩石物理模型包括Voigt-Reuss边界、Gassmann方程以及组分介质理论。其次,地震波场数值模拟。交错网格法是地震波场数值模拟中一种非常高效率高精度的算法,广泛应用于研究各种介质中地震波传播规律。在论文中采用了高阶精度交错网格有限差分进行波场数值模拟,利用FCT消除数值频散,利用PML消除边界反射。最后,AVO分析技术。由于砂岩和页岩孔隙度随深度的变化表现出不同的响应,根据含气砂岩和页岩的波阻抗及泊松比特征,将含气砂岩AVO响应分为四类。含气硬砂岩表现为第Ⅰ类AVO特征,处在砂页岩阻抗交点附近的含气砂岩表现为第Ⅱ类AVO特征,含气软砂岩表现为第Ⅲ类AVO特征,当含气软砂岩被硬页岩封盖时出现第Ⅳ类AVO现象。第Ⅱ和第Ⅲ含气砂岩以及可能的第Ⅳ含气砂岩对流体替代比较敏感,而第Ⅰ类含气砂岩对流体替代敏感程度不高。有了前面三个方面的技术支持,就可以用波场数值模拟对油气储层模型进行AVO正演模拟。首先,对简单的含气储层模型进行AVO正演,模拟的AVO现象与理论现象很接近。然后,结合North Sea地区Grane油田的实际测井资料进行波场正演模拟。此外,还对目标地层进行流体替代计算,预测目标层位在不同流体饱和情况下的AVO现象。计算结果表明:含油储层模拟的AVO现象与实际现象一致;目标储层含气时反射波振幅最强并且AVO现象最明显,含油时次之,含水时最弱;如果目标地层含气的话,那么在地震水平叠加剖面就可以看到“亮点”现象。