在讨论地震波衰减情况是，本徵衰减着重讨论均匀流体分布、斑状或非均匀流体分布两种情况下部分饱和岩石的纵波模量差异。以经典岩石物理理论和衰减机制认识为基础，通过分析低频鬆弛状态、高频非鬆弛状态岩石的弹性模量，讨论储层参数（如孔隙度、泥质含量以及含水饱和度等）与纵波衰减之间的确定性关係。上述方法与模型在陆相砂泥岩地层与海相碳酸盐岩地层中的适用性通过常规测井资料得到了初步验证。

当地震波在部分饱和岩石或弹性非均匀性岩石中传播时，会引发岩石内部震荡的流体流。流体在岩石孔隙间流进流出，不断的将地震波能量转化为热能从而了造成地震波的衰减。岩石中波的衰减回响取决于波的频率。最近的研究共识认为地震勘探频带内（大约10¹～10⁴Hz数量级）的衰减主要由中观尺度的斑状部分饱和所造成的非均匀性和完全饱和岩石的弹性非均匀性引起。在部分饱和介质中，当地震波的频率较低时，岩石孔隙中的水补丁与它周围区域间的震荡是平衡的，这时的补丁处于“鬆弛”状态，整个孔隙空间可以看成是水与气的均匀混合充填；相反，当频率较高时，波在岩石中震荡的频率很快，水补丁与外面孔隙之间的震荡在一个波周期内不能平衡，这时的补丁处于“非鬆弛”状态，孔隙空间等效成孤立的全饱和水补丁与气补丁。

通常在高频条件下介质的等效模量会比低频条件下的等效模量大。这种作用反应到速度上就是高频部分传播得更快，即常所说的速度频散或模量频散。在粘弹性介质中，模量频散与品质因子之间具有因果关係，通常由Kramers-Kronig方程来描述。

在部分饱和介质中，当补丁包的体积较小或频率较低时，饱和补丁与含气区域之间的振动在波的一个周期内趋于平衡。岩石中的液体完全连通，孔隙流体可以看成水与气的均匀混合。

如果补丁较大或频率较高，则地震波诱导的压力变化在一个周期内无法达到平衡。假定对于部分饱和岩石，所有的水都集中在全饱和的水补丁中，剩余区域则充满了气，并且水饱和补丁与气饱和补丁中的剪下模量相等。这样，部分饱和介质中的等效压缩模量可以看成是全饱和岩石压缩模量与含气岩石压缩模量的调和平均。

当孔隙岩石为全饱和时，中观尺度下岩石的弹性非均匀性同样可以造成地震波的衰减。对于含水饱和度为1的非储层沉积地层，仍可以用同样的因果关係来估算背景衰减。这时需要分时窗进行分析，假设一个时窗内具有非均匀性的岩石可以被分解成一系列的均匀成分，每个成分都有不同的孔隙度及乾岩石模量。

在上述方法中，乾岩石骨架模量对于估算衰减非常重要。而实际上岩石骨架总是由多种矿物构成，很难直接从实验室中求取乾岩石模量。通常情况下，若已知岩石的各种组成矿物及所占比例就可以用Voigt-Reuss-Hill平均计算混合矿物的等效模量作为乾岩石的模量。对于常规声波测井资料，要从测井数据中获得声波时差（或速度）、密度、孔隙度、含水饱和度以及经处理后得到的各种岩性组分等信息，然后基于Gassmann方程反向计算乾岩石压缩模量。

地震波衰减通常是指传播过程中与波前几何扩散、透射损失无关的振幅减弱现象。这个过程常伴随着速度随频率的变化，即频散效应。地震波衰减包括散射衰减和本徵衰减两部分。散射衰减由介质弹性参数非均匀性引起，而本徵衰减与地层参数有关，对岩性及流体性质（如含水饱和度、孔隙度、渗透率和粘滞性等）很敏感，通常被作为一种重要的储层及流体指示参数。Klimentos和Mccann（1990）发现随着粘土含量和孔隙度的增加，衰减会逐渐增大而速度则逐渐减小。Koesoemadinata和Mcmechan（2001）对多组实验结果进行统计之后也发现了这一特点。Dvorkin等人（2003）提出把地震波的衰减因子作为寻找甲烷水合物的指示。另一方面，前人研究发现，地震波的衰减通常还伴随着速度频散，Rapoport等人（1994）发表了一系列文章讨论了将衰减及速度频散分析（AVD）作为寻找油气资源的重要依据。

对于地震频带内的本徵衰减，其机制仍然不完全清楚。但几乎所有关于本徵衰减的理论都是基于这样一个事实弹性波在乾燥岩石中不存在衰减，衰减主要是由波诱导的流体在岩石骨架中震荡并转化成热能造成，其它的衰减机制只占了视衰减中很小的一部分。波诱导的粘滞性流体在部分饱和岩石中的作用尤为明显，它可以在充满气的孔隙中流进流出造成能量的损失。而在完全饱和的岩石中，由于岩石的弹性非均匀性，这种粘滞流体同样存在。岩石各部分通常具有不同的模量，因而在受到应力时会发生不同的形变。较软岩石的形变数总是大于较硬的岩石，不均匀的形变导致了粘滞性流体在软硬岩石间的流动。实际上，波诱导的流体流在所有尺度上都会发生，包括“巨观”波长尺度、“微观”颗粒尺度以及“中观”（大于颗粒而小于波长）尺度。Johnson（2001）尝试着建立由岩性变化与部分补丁饱和所引起的中观尺度波诱导流体流的模型。Pride（2003）等证明了观测到的地震波衰减可以用中观尺度的非均匀性所引起的流体流来解释。不过，按这些模型进行本徵衰减定量估计却非常困难。一方面，实际衰减可能与多种机制有关，计算中需要的参数之间又相互依赖。另一方面，理论模型中的一些参数在实际中很难测量得到（如渗透率）。，迫切需要一个行之有效的估算衰减的方法。Dvorkin（2004）等人提出了一种针对部分饱和介质的衰减模型，该模型通过研究模量随频率的变化来定量估算品质因子。Dvorkin和Mavko（2006）将该方法套用于全饱和介质（非储层）中来估算背景衰减。

表1 试验所需参数表

（1）多矿物组分岩石的衰减因子

这里考虑可以作为良好储层的陆相碎屑岩，并将其等效成石英、粘土的混合。表1中给出了试验需要的参数。图1为得到的碎屑岩在高、低频条件下的压缩模量及衰减随含水饱和度的变化曲线。可以看出低频模量随含水饱和度变化缓慢，而高频模量则变化较快。当含水饱和度在0.9左右时，二者的差别最大，对应着最大的衰减值。在乾岩石或全饱和岩石中，高、低频模量无差别，因而不存在由斑状部分饱和所引起的地震波衰减。由此可知，大的衰减值往往指示了含气岩石的存在，并且当岩石含有少量气体时，衰减达到最大。图2为不同孔隙度的衰减曲线对比，从图中可以得出结论当岩石可以等效成两种或多种矿物的均匀混合时，在其它条件不变的情况下，岩石孔隙度的增加会造成由斑状部分饱和所引起的地震波衰减的增加。

图1 陆相碎屑岩高、 低频压缩模量及衰减曲线随含水饱和度变化

图2 不同孔隙度的衰减曲线随含水饱和度变化

（2）陆相碎屑岩地层测井资料衰减因子估算

这里基于常规测井资料（无横波数据）对比分析最大衰减因子与储层参数的关係。为了说明方法的适用性，选取陆相碎屑岩地层测井资料（A井）来分析。储层分布于三千米以下的碎屑岩地层中，岩性以砂泥岩为主，且孔隙较为发育。估算的斑状部分饱和岩石纵波最大衰减係数与含气储层有较好的对应关係。这表明本文衰减分析方法在高孔隙度砂泥岩地层中非常有效。，对比部分饱和衰减曲线和总衰减曲线发现，完全饱和岩石的弹性非均匀性亦可造成较大的本徵衰减（也与波诱导的局部流体流有关），且量级与含气储层引起的衰减相当。应该注意，在利用地面地震资料估计的衰减可能是这两种本徵衰减的和，甚至还可能包含散射衰减。

从衰减机制认识入手，基于经典的岩石物理关係讨论了含流体孔隙介质纵波本徵衰减分析方法。其核心思想是，由于部分饱和岩石或完全饱和岩石存在非均匀性，地震波在岩石中传播时会诱导粘滞性的局部流体流，造成能量衰减与速度频散。对部分饱和岩石，低频（均匀流体分布）与高频（流体呈斑状或非均匀分布）情况下纵波弹性模量差异可以反映由储层引起的衰减强度；对完全饱和岩石，与介质弹性非均匀性相关的高、低频模量差异代表了背景衰减的强度。所谓的本徵衰减是指这两种衰减效应之和，相应的岩石物理方程揭示了孔隙度、矿物组分（如泥质含量）、含水饱和度等参数对纵波本徵衰减的影响。

数值试验表明，斑状部分饱和含气层段具有明显的纵波衰减；在完全饱和岩石中，如果不存在弹性非均匀性，则几乎不存在衰减，反之也可能引起纵波的衰减（文中称为背景衰减）。这表明利用地震资料提取的衰减参数可以在一定程度上作为一种储层与流体指示因子。但也要注意地震资料衰减分析结果中同样含有由地层弹性非均匀性引起的背景衰减甚至地层散射衰减的成分，利用纵波衰减信息判断储层及其含气性仍然存在较大的不确定性。这种岩石物理分析方法为测井约束的地震资料衰减估计与含油气性预测奠定了基础，今后还将讨论横波本徵衰减的分析方法。