现代油气勘探的发展要求更多地了解地下介质的物性信息,包含地下介质物性信息的介质模型及其地震波传播理论是油气和水合物地震勘探的理论基础,其中孔隙介质模型及其地震波传播理论是当前油气和水合物勘探领域研究的热点。开展这方面的理论研究对于油气、水合物勘探具有理论意义和实用价值。孔隙介质模型及其地震波传播理论研究的核心内容就是建立孔隙介质的等效弹性性质与组分的弹性性质之间的关系模型。通过剖析前人的孔隙介质模型,本文发现多相孔隙介质的等效弹性性质就是组分的弹性性质加权叠加的结果,这个思想构成组分孔隙介质模型的理论基础。基于组分加权的建模思想和微观力学的一些原理,本文围绕组分孔隙介质模型及其地震波传播理论开展了一系列研究,主要包含以下一些内容:首先,基于线弹性各向同性组分孔隙介质模型的基本假设以及应力和应变组分关系方程,推导出等效弹性矩阵与组分弹性矩阵的组分关系方程以及等效弹性模量与组分弹性模量的组分关系方程;分析弹性模量的组分关系方程,指出组分加权系数是组分孔隙介质模型的核心内容;借鉴线弹性各向同性均匀固体单相介质的地震波传播理论研究的基本思路,提出线弹性各向同性组分孔隙介质的地震波传播理论。其次,结合组分模型的系数张量对角化条件与Hashin-Shtrikman弹性模量边界,提出四个新的等效弹性模量估算公式,弥补了Hashin-Shtrikman边界估算等效剪切模量的不足;对比组分模型与Biot-Gassmann方程,提出两个模型的转换关系以及流体饱和介质弹性模量的组分表达,指出框架弹性模量的组分加权系数的物理意义以及固结和非固结孔隙岩石的框架弹性模量组分模型表述的特点,并就饱水和饱气岩石以及流体替换问题的组分加权系数与孔隙度的关系进行讨论。再次,结合弹性模量组分关系方程与正交基函数理论,推导组分加权系数的正交条件;基于正交条件,提出组分加权系数为孔隙度二次多项式时正交组分加权系数的构造方法以及正交组分加权系数适用范围的拓展方法;结合临界孔隙度理论,提出一个基于两个状态分界点的组分模型实例;比较组分模型的计算结果与前人关于砂岩弹性模量的实验结果,证明了组分孔隙介质模型理论的合理性。最后,基于各向异性应力和应变组分关系方程,推导各向异性组分孔隙介质模型的弹性矩阵和弹性模量组分关系方程,并对弹性模量组分加权模式进行分析;参照Kelvin介质,提出弹性与黏弹性各向同性组分孔隙介质模型的对应规则,推导出黏弹性各向同性双相组分孔隙介质模型的本构方程和弹性模量组分关系方程,并讨论相速度、衰减因数和品质因子的组分表述。组分孔隙介质模型以组分加权的形式凸现了组分弹性性质对于宏观等效弹性性质的贡献,为研究孔隙介质与其组分之间的弹性性质关系模式提供了一个思路,也为解决海洋天然气水合物的储量估算问题奠定了一定的基础。