与孔隙结构相对简单的常规高孔隙度、高渗透率砂岩储层不同,致密砂岩储层的特征,包括岩石非均质性、微观孔隙结构以及孔隙流体分布等相当复杂,弹性参数的主要影响因素不明确。这些特点造成常规的岩石物理模型无法准确的模拟致密砂岩的实验结果,对致密砂岩储层的地震预测造成困难。因此,本文通过开展岩石物理高低频实验与多尺度理论相结合的方法,研究致密砂岩弹性性质及其控制因素,建立适用于致密砂岩的岩石物理模型,对致密砂岩储层的精细定量分析具有重要意义。首先,利用新建立的超声实验平台测量致密砂岩样品在不同有效压力、不同流体类型和饱和度条件下的超声纵波、横波速度。通过实验发现对于致密砂岩而言,微观孔隙结构是速度变化的主要控制因素,随着压力的增加,孔隙纵横比较小的软孔隙逐渐闭合,孔隙结构造成的影响降低。纵波速度随饱和度的变化表现为阶梯状变化,纵波速度随饱和度先平稳增大,然后剧烈增大,最后平稳增大,横波速度随饱和度增大同样在增大,这与Gassmann理论的预测结果不符。低频实验结果表明,随着压力的增加,地震频段内的速度频散逐渐减弱。其次,根据测验测量的部分饱和流体致密砂岩的结果,以及致密砂岩的双重孔隙结构,建立了双尺度岩石物理模型,该模型考虑了致密砂岩的连续型孔隙纵横比谱。利用Brie模型等效软孔隙中部分饱和流体的模量,使喷射流模型能够模拟部分饱和样品中的流体流动效应。双尺度岩石物理模型有很好的拟合结果,模拟结果表明,致密砂岩的速度变化由局部流与斑块饱和共同作用,随着压力增加,喷射流效应减弱,这时候由斑块饱和控制,其中横波速度随饱和度的增大主要由喷射流所影响。在地震频带内,致密砂岩饱和流体后弹性参数的变化主要受孔隙结构和流体流动机制的共同控制。