深层油气构造地震反射剖面中的高振幅事件是勘探的“亮点”，在近期的声波远探测应用中也被观测到。本文用孔、裂隙弹性波动理论分析了这一现象的成因。我们将储层模拟为层状孔裂隙介质，研究了岩石中多裂缝体系的波致挤喷流对声波反射的影响。
将储层岩石描述为充流体并含有大小不一裂隙的孔、裂隙介质，裂缝孔隙度与纵横比之间存在普适的幂律关系。根据裂缝长度和宽度的幂律分布，进一步推导出总孔隙度和幂指数E的理论关系。如图1，实验室52个不同岩性岩样的超声波压力-速度数据的反演幂指数E及理论拟合曲线随孔隙度单调上升验证了该理论关系的普适性，其依据是自然界普遍存在的幂律分布。
图1. 52个岩样E指数与孔隙度交会图
以单个裂缝层为例，将其建模为含流体孔裂隙介质夹层，在层厚小于波长的条件下，使用线性滑移界面理论推导了垂直入射纵波的反射和透射系数。进一步模拟孔、裂隙介质夹层的反射特性，分析不同裂隙丰度（即裂隙密度）和流体饱和度对反射的影响。如图2，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。这一结果十分重要，原因有二：首先它表明，与传统的声阻抗变化引起的反射相比，孔、裂隙介质层中的孔隙裂缝的挤喷效应会强烈影响地震波的反射强度；其次，它预测含有轻质烃（如天然气）的储层裂缝可以在声反射中产生“亮点”，通过反射波测量和成像可以将其检测出来。这一模拟预测的结果为裂缝型油气储层的“亮点”探测技术提供了很好的理论依据。
图2.孔、裂隙夹层声波反射率与裂缝密度和气体饱和度参数的关系
如图3，类似于地震反射剖面，这些反射事件（如箭头所示）正是测井声波频段上观测到的高反射率“亮点”，对应良好的反射体成像幅度较高，也呈明显的“亮点”现象。反射体纵向尺度大都在数米左右，为该深层碳酸盐岩中的裂缝型构造，其中分布的裂缝和裂隙提供了天然气的储集空间和运移通道。
图3.深井碳酸盐岩地层中裂缝型气藏声波远探测反射成像中的亮点现象
毋庸置疑，裂隙地层的横波反射也至关重要，尤其是对深井中偶极横波远探测技术的研发和应用。为此，我们也研究了横波的反射特征（详尽分析和结果另文讨论）。与纵波一样，增加裂隙丰度可以大幅提高横波反射率，这为裂缝型油气藏的横波探测技术提供了理论依据。但地层流体变化对横波反射的影响不像对纵波那样显著。因此，研发综合纵波和横波反射特征的探测技术，应获得更好的探测效果。可以预见，与此有关的理论、方法和应用不久会相继出现。
研究成果近期发表在地球物理领域权威期刊中国科学：地球科学（Science China Earth Sciences），第一作者和通讯作者均为太阳成集团tyc151cc唐晓明教授，合作者包括太阳成集团tyc151cc王文浩、王鹤鸣、郑凯尹。
论文信息：唐晓明, 王文浩, 王鹤鸣, 郑凯尹. 2025. 裂隙地层的弹性波反射“亮点”:理论分析和深井声波远探测例证.中国科学:地球科学, 55, doi: 10.1360/SSTe-2025-0073.
Tang X, Wang W, Wang H, Zheng K. 2025. Elastic-wave reflection “bright spot” of a fractured rock formation: Theoretical analysis and deep-well acoustic imaging evidence. Science China Earth Sciences, https://doi.org/10.1007/s11430-025-1674-6.
