地震波在储层岩石传播的过程中,孔隙流体的流动会导致地震波速度的频散和衰减,从而影响储层岩石的地震响应特征。而地震岩石物理建立了储层性质和地震属性之间的定量关系。基于不同流体流动机制建立的理论模型描述了流体性质、饱和度、渗透率等因素对速度频散和衰减的影响。另一方面,频率域的正演方法可以利用频散速度将储层性质与地震响应联系起来。介观尺度的流体流动通常是由于存在部分饱和流体性质差异或岩石骨架性质差异所产生的非均匀性,两种非均匀尺度都远大于孔隙尺寸且小于波长,相应的频散和衰减主要发生在地震频段,对地震响应有显著的影响。本论文回顾和实现了White周期层状斑块饱和模型、一维和三维随机斑块饱和模型、水平定向周期排列的裂缝模型,探究了各个模型的速度频散和衰减特征,并分析了裂缝模型和层状斑块饱和模型的各向异性特征。微观尺度的喷射流是软硬孔隙压缩性差异造成的,主要发生在声波和超声频段,本论文用简单喷射流模型探究了软孔隙部分饱和对频散和衰减的影响,分析讨论了考虑软孔隙分布的改进骨架的高低频极限。介观和微观尺度的流体流动发生在不同的频率范围,但是两者之间是相互影响的,同时单一尺度的理论模型不适用于全频段实验数据的解释。因此将喷射流随频率变化的改进骨架模量代替斑块饱和模型或裂缝模型的干骨架模量,建立了含有多种衰减机制的双尺度模型;将裂缝模型的背景介质纵波模量替换为斑块饱和模型或双尺度模型的纵波模量,得到扩展的统一模型。同时,应用建立的理论模型对前人学者实验数据进行了解释。基于考虑储层速度频散和衰减的单界面垂直入射反射系数的近似表达式,分析了反射系数的频散属性对流体饱和度与孔隙度的敏感性。应用传播矩阵多界面反射系数计算方法,分析了衰减储层的多界面地震响应。根据频域优化九点有限差分正演方法,分析了考虑储层频散对储层下界面反射波的时间、振幅和相位的影响。