砂泥岩薄互层储层研究是国内外各油田的重要研究课题,其中薄层的检测受限于测不准原理的影响,导致实际地震资料很难辨别5m以下的储层,且相应的油气检测方法多是以理论模型为基础的数值模拟,这些模型存在过于理想化、参数单一、入射条件特殊等不足,影响了研究结果的普遍性。通过制作和观测砂泥岩薄互层地震物理模型,模拟野外二维地震资料采集,并对采集得到的地震资料开展了速度分析、叠加、偏移等常规地震处理,获取到叠后地震剖面;基于高阶统计量技术对获取到的叠后剖面开展油气检测研究,分析了厚度为5m左右的薄互层中含有不同流体（气、水和油）时的高阶统计量及高阶时频谱上的差异。研究结果表明,含气薄互层与含水薄互层和含油薄互层存在明显的地震响应差异;三阶矩是区分含水与含油薄互层的关键统计量,其他高阶统计量无法区分这两者的差异。研究结果为砂泥岩薄互层油气检测及其相应的地震资料解释提供了物理模拟实验基础,也为实际砂泥岩薄互层储层油气检测提供了理论依据。