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多相介质理论研究具有重要的理论意义和应用价值.由于该项研究涉及力学、物理学、地震学及地质学等储多学科,难度较大.不同学科研究者的出发点不同,思维方法不同,对构造多相介质力学模型的意义认识不同.对这个问题的思考,力学家的出发点往往着眼于土壤,物理学家的出发点是声响应,地震学家的出发点是震源机理,地质学家的出发点是成岩状态,勘探地球物理学家的出发点则是储层结构与流体性质.由于Biot理论最初是从地表土壤力学模型出发,该模型与地层结构力学模型差异较大,一直难以应用于地球物理勘探中.具体原因是:1、Biot理论未全面考虑流-固系统动态耦合效应,存在动力不协调问题.表现在慢纵波相速度关于孔隙度的变化出现奇值点现象.2、Biot理论没有考虑孔隙、裂隙、结构面等对介质性质的弱化.为此该文利用区间内聚定理、借用动态子结构原理、采用等效动态耦合效应的方法研究储层介质力学模型与波动理论.具体进行了如下几点工作:1、在对储层介质充分抽象的基础上,应用等效介质原理,将储层介质分为弹性区、粘性区、空白区;采用区间内聚定理,通过低频假定建立起孔隙未充填条件下含相对孔隙响应的离散介质本构关系.2、在充分剖析Biot理论的基础上,借用舰艇设计的水动弹性分析中的动态子结构原理,采用等效动态耦合效应的方法,建立起基于流-固系统综合动态耦合效应的等效介质本构方程(N耦合模式).3、运用Hamilton原理,建立起离散介质波动方程,同时,进行了平面波解的讨论.为利用波动理论深入研究储层结构参数提供了理论基础.4、通过数值计算的方法,深入讨论孔隙度、渗透率等储层结构参数与地震波性质的关系.得出如下几点结论:①N耦合模式主要适合孔隙度低于0.3、渗透率低于1达西的沉积岩地区.②利用现代地球物理技术可以在勘探频带范围内观测到慢纵波.该结论为人类利用慢纵波研究地球介质结构提供了理论依据.③常规纵波勘探中,使用饱和孔隙弹性介质模型描述油藏;使用弹性区、粘性区皆含有孔隙特征的一般离散介质模型描述气藏.④由于横波性质受粘性区影响,所以,多波勘探应采用考虑介质粘性性质的力学模型.如油藏勘探应使用饱和孔隙粘弹性介质模型,气藏勘探应使用一般离散介质模型.5、运用离散介质理论初步分析了W波的性质及形成机理,认为W波具有慢纵波的导波在井液中形成管波的可能性.6、提出利用全波测井、裸眼井VSP测量的方法观测慢纵波.