在地球物理勘探中,随着地下介质的复杂程度越大,则地震波在地下的传播过程越不稳定。对于非平稳地震信号,由于时频分析方法能够同时在时频域内刻画信号的本质特征,所以被广泛的用来研究地震信号的瞬时频率。近年来,油气勘探水平不断进步,其勘探程度也越来越大,地震勘探的目标由常规浅层构造油气藏也逐渐转变为岩性油气藏。对于岩性油气藏由于其埋藏深、储层薄、水气关系复杂、非均质性较强,使得地震勘探的难度越来越大。针对这种情况,就要求我们使用精度更高的时频分析和地震资料反演方法去进行地震数据处理和解释。传统的AVO地震分析方法是建立在Zoeppritz方程之上,其前提是假设地下介质是弹性各项同性的。然而目前的研究表明,地震波在地下传播时往往会发生频率衰减现象,造成这种现象的原因是因为在地层中,岩体通常是各项异性且具有粘弹性质。本文基于Chapman频散介质理论,通过对频散介质模型和Aki-Richards近似方程的频散属性提取方法进行研究,推导出与实际情况较为相符的纵横波速度随频率变化的频变AVO近似式,并将此法应用于实际工区进行地震资料分析处理,取得了较好的效果。首先,本文通过波致流频散理论用以说明地震信号在地下介质传播时会发生速度频散与衰减,并通过频率依赖射流模型用以说明;然后在Chapman频散介质模型下,分别对储层中软孔隙度、软孔隙纵横比、孔隙度、流体粘滞性等参数变化与频散属性之间的变化规律分别进行研究;用以说明利用反射系数频散属性区分气水的合理性,为下面频变AVO属性分析的研究奠定理论基础。其次,通过对比分析现有的时频分析方法,从其各自的优缺点出发,选出效果相对较好的广义S变换来对地震资料进行处理;然后,从Zoeppritz方程出发,在Aki-Richards近似方程、Smith和Gidlow近似方程的基础之上我们研究推导了基于Gray反射系数的频散属性提取方法和基于Aki-Richards AVO近似式的频散AVO属性提取理论,并将广义S变换和基于Aki-Richards AVO近似式的频散AVO属性提取理论方法结合起来,进行了反演优化和模型试算,结合测井资料可以表明该方法对于实际工区能够取得较好的应用效果。