随着油气勘探开发的不断深入,油气储集体越来越复杂,勘探重点由原来的构造油气藏向岩性油气藏、隐蔽油气藏的转移。一方面,由于勘探目标逐渐变深、变小和变得复杂,勘探难度加大,对储层预测的精度要求也越来越高。另一方面,储层预测的最终目的除了判别储层的存在与否,预测储层发育的好与坏程度,同时也需要定量化判定储层中所含流体的性质,流体对储层波场特征的影响,而定量化判定主要依靠地震岩石物理学来架设地震数据(属性参数)与油藏特性(储集参数)的关系“桥梁”。地震岩石物理学主要利用储层岩石及其所含流体性质与地震属性参数之间的内在关系,基于岩石弹性、粘弹性和各向异性等物理特性的系统理论和介质模型,来建立地震属性参数与储层/油藏特性参数之间的经验关系,通过流体替换模拟等技术手段,为岩性油气藏、隐蔽油气藏勘探提供基础依据。流体替换的核心是Gassmann等效介质理论,基于此,利用Gassmann方程对弹性参数进行数值模拟研究是有意义的。本文在确定Gassmann等效介质理论为研究核心内容后,介绍了岩石物理学的部分应用基础,包括Hashin-Shtrikman界限、V-R-H平均模型、Wood流体模量公式、K-T理论、等效自相容理论和微分等效理论模型的假设前提与应用条件,不同形状包裹体的几何描述和数学表述;并对一些经典的速度等效经验公式进行了汇总。全面阐述了Gassmann方程流体替换理论中的假设条件,推导了流体替换方程,给出Gassmann方程常用的数学表述形式;对流体替换中的等效参数选取方法进行了汇总介绍,总结出了基于Gassmann方程的3套流体替换详细流程,并给出了替换实例;针对不同岩性的岩石,利用Gassmann方程进行不同形式的流体替换,进行定量分析。通过定量分析发现了流体替换和孔隙度替换中和实际实验室测试不一致的倒转现象,并对该现象进行了详细的定量化图示分析,发现替换密度差异过大是导致倒转的原因。因此强调了流体替换正演模拟的重要性,在一定物理意义下的流体替换才有实际价值。在实际资料应用中,由于基于单井资料的储层地震响应模拟和流体识别大多采用褶积模型,但对于复杂地质模型,采用褶积模型模拟的波场动力学特征不明显。针对此问题,提出了基于Gassmann方程的流体替换波动方程模拟技术,从波动方程角度刻画复杂目的储层模型不同流体状态不同孔隙度状态的地震响应特征,总结分析不同替换状态下的波场特征,由已知预测未知。同时还对目的储层测井资料进行(100%含水、20%含气、40%含气、60%含气、80%含气、100%含气、)流体替换,进行(0.00、0.02、0.05、0.08、0.12、0.16)的孔隙度替换,为利用地震资料进行气-水识别提供岩石物理依据。