天然气水合物是一种清洁能源,在全球分布广泛,且储量巨大,有潜力成为未来主要使用的能源。通常利用BSR（Bottom Simulating Reflector,似海底反射界面）指示含水合物储层,但是水合物特性复杂,仅利用BSR识别水合物具有很大的不确定性,已有研究表明含水合物地层具有显著的速度频散和衰减特征,从而改变地震反射振幅,所以开展含水合物储层的岩石物理建模和频变AVO（Amplitude Variation with Offset/Angle,振幅随炮检距/入射角变化）正演模拟研究。本文首先结合微分等效介质（DEM）模型和White模型模拟含水合物沉积物的岩石物理特征,并分析水合物饱和度和孔隙度对速度频散和衰减的影响;然后,结合南海神狐海域W17井数据和已发表文献中的地质信息,设计了一个薄互层模型,应用广义传播矩阵法正演了含水合物薄互层模型的频变AVO响应,并分析了频变AVO响应对储层参数（如水合物饱和度、薄层厚度和孔隙度）的敏感性;最后,将上述方法应用于W17井的测井数据开展地震数据正演模拟,并将结果与实际地震数据和不同方法正演模拟的结果进行对比分析。理论分析结果表明,水合物饱和度增大,水合物层的纵、横波速度增大,衰减先增大后减小,这与Priest（2006）的实验测试结果一致;增大孔隙度,纵横波速度减小,而水合物层的衰减先增大后减小。含水合物薄互层模型的频变AVO响应特征分析显示,频变反射系数在AVF（Amplitude Variation with Frequency,振幅随频率变化）域出现多次相位反转异常,在AVO域出现少数相位反转异常;频变反射系数对于储层参数（如水合物饱和度、薄层厚度和孔隙度）是敏感的,比如改变水合物饱和度或孔隙度,频变反射系数上第一调谐频率处的振幅与衰减有相反的对应关系,薄层厚度增大使得第一调谐频率朝着低频方向移动,这些特点有利用谱分解将水合物饱和度、薄层厚度和孔隙度反演出来。应用实际W17井数据和反射率法进行频变AVO正演的结果表明,合成记录和实际地震记录在水合物储层附近的波形有较好的匹配,且反射率法考虑了褶积算法未考虑的薄互层有关的地层结构因素的影响;计算相关系数结果显示,在水合物层整段附近,褶积算法相关系数最高,而反射率法（有衰减）合成记录相关系数高于反射率法（无衰减）相关系数,而在气层段附近,反射率法（有衰减）合成记录相关系数最大。