在实际生产中非均匀介质是最常见的地质体且开发过程常常伴随流体替换,本文通过岩石物理实验和物理模型数值模拟两种方法针对非均匀介质发生流体替换之后的地震响应及岩石物理特征进行了研究和分析。本文通过在储层右半侧加入钢珠构建了具有不同非均质强度的岩石物理模型。对含有不同饱和度及不同流体的岩石物理模型进行三维数据采集和常规三维处理,对不同流体状态的时移数据进行叠后互均衡处理,标准层选取为饱油数据的盖层顶界面。通过互均衡化处理,有效地消除了三组数据的(油、水、气)整体误差,提高了数据之间的一致性。求取差异剖面及时移地震属性,介质的非均质性引起的散射对地震成像的影响较大,差异响应(振幅、能量)表现非常明显,在均质时,地震响应符合理论结果;在非均质较强时,地震响应变化比较复杂。之后在前人的基础上联立喷射流模型与斑块饱和模型建立了全频带双尺度模型,并对含有不同饱和度及不同流体(油、水、气)的岩石物理模型的速度和衰减进行了数值模拟和相应分析。与单一尺度模型相比,全频带双尺度模型的速度与衰减分别出现双台阶、双峰现象;饱水和饱油时,速度和衰减相似,含气时速度相对较小,衰减较大。基于研究结果可在流体监测过程中提高流体识别的精度。