地下岩层总是处于构造应力/地层压力加载状况，表现出很强的应力依赖超弹性和各向异性特征，然而，基于经典弹性波反射/透射（R/T）理论的常规AVO正反演技术忽略了应力对地层R/T的影响。本文基于应力加载岩石弹性波传播的声弹性理论，建立了三种典型加载模式（静水压、轴压和剪切压）条件下，地层界面的弹性波R/T方程，系统分析了R/T系数随应力和入射角的变化特征。结果表明：加载应力显著影响弹性波R/T的临界角、转换波及R/T能量比（图1），特别是在临界角附近及之后，应力依赖的声弹效应表现突出。对于小角度入射，加载应力主要影响R/T系数的梯度变化；而加载应力的类型与大小直接影响角度依赖的R/T系数（图2）。因此，对强构造应力加载地层或高孔隙压力地层开展AVO分析，必须充分考虑应力依赖的超弹性和各向异性。
图1. 不同围压条件下，反射P波(a)、反射S波(b)、透射P波(c)和透射S波(d)的系数绝对值随下行入射P波入射角的变化情况。
图2. 不同预应力类型下，反射P波的绝对值随下行P波入射角的变化对比
本文研究成果为超深层油气和高压页岩气的勘探开发及提供了深部地球科学研究提供了全新的理论工具和技术手段。
研究成果近期发表在勘探地球物理学领域国际权威期刊Geophysics，论文通讯作者为中国石油大学（华东）地球科学与技术学院符力耘教授，第一作者为博士研究生杨海迪，合作者包括中国石油大学（华东）Tobias Müller教授和北京工业大学付博烨博士。
Yang H, Fu L Y, Müller T M, and Fu B Y. Stress-dependent reflection and transmission of elastic waves under confining, uniaxial, and pure shear prestresses[J]. Geophysics, 2024, 89(4): T163-T182. https://doi.org/10.1190/geo2023-0620.1
