地震波的反射和透射能够提供有关储层固体物质和流体组成的重要信息。储层介质通常由具有层状结构的物质构成，其中包括固体、流体、孔隙和裂缝。在如此复杂的层状介质中，对地震波传播进行稳定且准确的建模对于利用地震波进行有效的储层评估至关重要。本文首次将传播矩阵方法运用于裂缝地层，得到全频段地震波反射、透射特征和与油气勘探有关的“亮点”现象。
图1. 10kHz时垂直裂缝入射P波反射（a）和透射系数（b）与裂缝密度和气体饱和度参数的关系
图2. 3kHz时垂直裂缝入射SV波反射（a）和透射系数（b）与裂缝密度和气体饱和度参数的关系
以单个裂缝层为例，将其建模为含流体孔裂隙介质夹层，图1展示了10kHz时垂直裂缝入射P波的反射和透射系数，增加裂隙丰度（裂缝密度）和气体饱和度可以大幅提高反射率，从而在井筒声波反射测量中产生“亮点”现象。如图2，SV波的反射（3kHz，垂直入射）主要受裂缝密度的控制，并且对流体饱和度的敏感度相对较低；但在裂缝密度较高（岩石严重破碎）的情况下，随着气体饱和度的增加，反射系数将显著的增加，其对流体的敏感性是由于裂隙挤喷流所致。
图3. 50Hz时垂直入射P波反射（a）和透射系数（b）与裂缝密度和气体饱和度参数的关系
图4. 50Hz时垂直入射SV波反射（a）和透射系数（b）与裂缝密度和气体饱和度参数的关系
对于半无限空间的层界面模型，图3和4分别展示了地震勘探50Hz时垂直入射P波和SV波的反射、透射系数随裂缝密度和含气饱和度的变化规律，与测井频率模拟的裂缝层模型类似。与常规地震勘探油气充注高孔储层形成反射“亮点”所不同的是，新的结果表明油气充注、裂缝发育形成反射“亮点”。
研究成果近期发表在地球物理领域国际重要期刊Geophysical Journal International，第一作者为永利集团博士生王文浩，通讯作者为永利集团唐晓明教授。
论文信息：Wenhao Wang, Xiaoming Tang*, 2025. Frequency-dependent seismic reflection and transmission of layered cracked porous media. Geophysical Journal International. https://doi.org/10.1093/gji/ggaf452.
