致密砂岩储层是目前非常规地球物理勘探的研究热点和难点。岩石物理分析和AVO(Amplitude Versus Offset)技术是进行储层流体检测的基础。然而,致密砂岩具有低孔、低渗、孔隙结构复杂以及黏土含量变化大等特点,这些特点使得现有的岩石物理模型可能不再适用于致密砂岩,进而给储层识别带来巨大挑战。因此,通过高压岩石物理实验与地震物理模拟相结合的方法,开展致密砂岩储层岩石物理及AVO特征的相关研究,对于致密砂岩油气藏的精确勘探具有重要意义。首先,通过实验发现天然致密砂岩样品的剪切模量在饱水后出现了增大或减小的现象,这与Gassmann理论认识不符。并发现这种现象与致密砂岩的孔隙结构、孔隙类型和有效压力有关。在原位压力下,以原生孔隙为主的致密砂岩更容易表现出剪切弱化,而以次生孔隙为主时则更容易表现出剪切硬化。在利用Gassmann理论预测饱和速度时需考虑剪切模量变化的影响,否则会引起预测误差。其次,根据部分饱和致密砂岩流体的分布模式以及微观和介观尺度的流体流动,在Mavko–Jizba–Gurevich关系和White模型的基础上,引入一个湿润比例参数(WR)构建了新的岩石物理模型(MJGW)。对致密砂岩样品的实验速度测试结果分析发现,新模型很好的解释了致密砂岩速度对饱和度和有效压力的依赖性,以及高、低压力条件下不同孔隙结构中部分饱和流体流动机理。还发现了致密砂岩的剪切模量也具有饱和度和压力依赖性,压力越低剪切模量对饱和度越敏感。再次,成功地研制出不同黏土含量和黏土类型的致密砂岩样品,研究了流体对含黏土致密砂岩弹性模量的影响。实验发现富含蒙脱石的致密砂岩饱水后剪切模量明显减小,利用含双重孔隙的DKT(differential Kuster–Toks?z)模型,通过控制片状裂缝含量较好地模拟了这种由水化作用引起的剪切模量减小现象,为含黏土致密砂岩的横波预测提供适合的岩石物理模型及相应的岩石物理解释。最后,以DKT和新建的MJGW岩石物理模型为基础,开展不同含泥量和部分饱和致密砂岩地震物理模拟以及AVO特征分析。研究发现黏土含量的变化不但影响振幅的大小还会改变AVO类型,黏土的存在也会影响部分饱和致密砂岩的AVO特征。利用叠前同步反演发现横波阻抗对含气饱和度也具有一定的指示能力,进一步验证了横波信息在致密砂岩流体识别中的重要性。