现阶段,石油勘探主要以薄互层储层为主,如何确定薄互层储层的空间展布规律及其性质已成为一个急需解决的问题。在我国东部的绝大多数中、新生代陆相含油盆地大都以薄层砂、泥岩沉积为主,夹有少量薄层碳酸盐岩、页岩及膏盐层,地层岩性和厚度横向变化均较大,而且这些地层的厚度远远低于常规地震勘探的垂向分辨率。为了解决薄互层储层预测问题,近年来,地球物理学家们发展了许多新方法、新技术,基于时频分析理论的频谱分解为其一种。频谱分解不依赖子波相位,较Widess提出的波峰波谷法具有更好的稳健性。本文综合分析了短时傅立叶变换(STFT)、连续小波变换(CWT)、S变换(ST)及其Wigner-Ville分布(WVD)的优缺点,研究了影响薄互层地震波特征的因素及其单层的厚度、互层数、反射系数大小及其反射系数极性对波形特征的影响,通过对单道理论信号、楔形模型、Marmousi2模型及其实际资料分析,得到如下结论:(1)薄互层反射系数序列频谱存在陷频现象,陷频周期由单层时间厚度决定,而薄互层互层数、反射系数大小及其反射系数极性只影响反射系数序列振幅谱的形态。利用这一周期性特征,可以对薄互层储层厚度量化。(2)通过对单道合成地震信号及其楔形模型测试,结果表明WVD有最高的时频分辨率,然而存在严重的交叉项;为了分析薄互层,用于短时傅立叶变换的窗长要短,窗长过短会损失频率分辨率,而且当频率为0时,时频谱存在较强的直流分量;楔形模型测试表明,传统的Morlet小波和S变换不适合分析薄层,本文采用改进的Morlet小波,通过引入一个控制频带宽度的量,合理选择该参数,可以较好的分析薄层。因此,本文主要采用改进的Morlet小波作为时频谱分析的工具,为了提高计算速度,在频率域实现连续小波变换。(3)Marmousi2模型及其DQ实际资料分析表明,基于改进的Morlet连续小波变换不仅能够较好的刻画薄层信息,而且能够识别不同的岩性。对于薄层分析而言,当地震信号主频与连续小波变换尺度相匹配时,可以达到最佳薄层识别,地震信号主频越高,频带宽度越宽,分频剖面的时间分辨率就越高;对于油气藏低频异常检测而言,由于油气藏对高频信号吸收,使地震波频率衰减,势必会造成低频异常,通过选择合适的尺度,这种低频异常就在低频分频剖面上显现出来。然而造成低频异常的因素是多方面的,我们可以将低频异常现象作为佐证油气藏的存在的一个条件,但不是唯一条件。