基于岩石超声波传播特性建立动态力学参数模型是求解储层动态力学参数的常规手段。然而渝东南地区页岩层理发育,其超声波传播特性与其他岩石具有较大差别,利用常规动态力学参数模型计算出来的页岩储层力学特征与真实地层特征存在较大偏差。其次,页岩的变形破坏十分隐蔽,即使在使用了油基钻井液的长水平井段仍然存在着井漏、垮塌等失稳问题,因此,如何有效监测页岩的变形,并及时预测地层页岩稳定性具有重要的意义。为此,论文以渝东南地区页岩为研究对象,阐明超声波在页岩中的传播规律,并以此为基础建立针对页岩的动态力学参数模型,而且论文还进一步开展页岩破坏过程中的超声波传播特性研究,提出利用超声波手段来监测页岩变形,实现对页岩变形和破坏过程的声波特征化,并以此为基础进行超声波特性在岩石稳定性评价中的应用探讨。论文以渝东南地区的页岩气井为例,结合地质资料、露头和井下岩心开展了如下工作,并取得了相应的认识:①开展了渝东南页岩的超声波测试,发现层理对页岩超声波传播特性影响显著,基于波动理论,提出了一套页岩超声波透射实验的数值模拟方法,声场有限差分模拟结果与物理模型实验结果相关系数大于80%;②利用数值模拟手段探究层理尺度、密度和角度对超声波传播特性的影响,然后用灰色系统分析法统计模拟计算结果中的声学参数,发现声波波速和衰减系数可用来表征页岩的层理特征;③开展了页岩声力学实验,发现页岩波速大约在其峰值强度的80%达到最大,波速可预判岩石的稳定性,超声波主振幅能够较好地反映岩石的损伤过程;④基于页岩的超声波波速和衰减系数建立了动态力学参数计算模型,通过井下岩心验证,发现效果优于传统的横向各向同性和均质模型;⑤开展正方体页岩的声-力学同步实验,并同时监测页岩破坏过程中的裂纹变化。结果发现,页岩的全应力-应变曲线和裂纹的演化过程具有相似规律,大致分为5个阶段,而且页岩作为一种非均质性复杂材料,使得应力-应变曲线不能很好地描述其破坏特性,本文从主振幅和波速的角度出发,借助平衡热力学理论,对页岩的变形过程进行了更为准确地描述。本文研究成果深化了对页岩超声波传播特性的认识,建立了适合渝东南页岩的动态力学参数模型,而且利用了超声波参数描述了页岩的破坏过程,研究结果对利用超声波预测页岩的物理性质和稳定性都具有一定的意义。