地震勘探使用的储层预测和流体检测方法,其根本出发点源自对目的层岩性、物性、流体等信息的了解。为加深对含油气系统的认识,满足日益增加的能源需求,联合储层性质和地震属性的岩石物理分析方法成为油气勘探工作中的重要组成部分。野外地震数据和测井资料表明,含流体岩石存在频散和衰减现象,即岩石的弹性参数出现频率依赖性。然而,应用于实际生产的岩石物理经验关系和理论模型,大多根据实验室内高频超声测量数据建立,缺乏实验室内中频(测井频段)和低频(地震频段)实验数据的验证。考虑到不同频段下频散和衰减机理存在的差异,直接应用基于高频超声数据构建的关系模型解释地震和测井数据可能存在问题。因此,有必要在实验室内直接获取含流体岩石的中频和低频弹性参数。为填补实验室内该频段数据的缺失,本文搭建了包含高频超声透射法、中频差分共振声谱法和低频受迫振动法的宽频带实验测试体系,以研究频率、压力和流体属性对岩心弹性参数的影响。差分共振声谱系统利用岩心引入系统后共振频率发生的偏移,实现对样品压缩系数在中频段(kHz)的估计。基于格林函数法,推导了阻抗边界条件下的扰动方程,并以此建立了估计目标样品参数的多点参数估计方法。新构建的耦合声场、固体力学和静电场的多物理场数值模型,完整呈现了差分共振声谱系统的测量过程。基于数值模拟的分析结果对差分共振声谱系统进行了优化。实验测量结果表明,优化后的系统,实验精度更高,测量频带更宽,能够稳定工作在[500–2500]Hz。跨频带弹性参数测量系统适用于在地下原位条件下研究含流体岩石弹性参数的频散和衰减特征。系统将高频超声透射法和低频受迫振动法相结合,有效工作频率为[2–200,10~6]Hz。新设计并采用的低频特性稳定的压电陶瓷激振器和新的样品制备过程,增强了系统的可靠性和稳定性。对低孔隙度、低渗透率致密砂岩的实验研究表明,非排水/非弛豫过渡的喷射流机制会出现在地震频段。实验结果与理论模型的对比分析表明,水饱和或甘油饱和岩心弹性参数的频散和衰减现象,主要是由于压缩系数不同的孔隙间的流体流动造成。压力增加和流体黏度升高会引起喷射流特征频率向低频移动,致使含低流动性流体的致密砂岩在地震频段出现频散和衰减现象。将渗流机制和喷射流机制相结合,联合排水/非排水模型和非排水/非弛豫模型,新构建了宽频带岩石物理模型。模型中的孔隙结构参数完全提取自实验数据,避免了引入额外拟合参数。将符合岩心孔隙结构分布的裂隙纵横比分布替代特征裂隙纵横比,使得宽频带模型更加接近真实岩心。模型模拟结果表明,弹性模量随频率变化呈现两个“阶梯”状过渡,出现排水/非排水过渡和非排水/非弛豫过渡,且与实验测量数据相匹配。