随着石油开采行业对薄互储层的逐渐重视，如何通过现有的技术来确定薄互层，并对其进行识别，已经成为地质工作者们主要研究的对象。在我国，有很多储层都是以薄互层为主，因此，对薄互层的识别在勘探和开采领域都有着极为重要的指导意义，这使得如何提高薄互层的分辨率成为了当今地震资料处理中的热点问题。地震信号的各种频率成分，其统计特性会随着时间发生不稳定变化，这些变化记载了反映地下反射介质特征的丰富信息。在常规的地震资料分析中，由于对地震信号不同频率成分的有效信息利用不足，未能充分发掘地震信号中所包含的许多潜在信息，特别是当地层中出现薄互层时，由于薄互层的调谐效应，使得地震波通过薄层时的突变信息很难在原信号中反映出来。为了更好的观察地震波信号的细微变化，本文通过研究薄互层的频谱特征，并采用小波变换的时频分析与多尺度分析结合的方法对地震资料进行了分析处理，提高了地震剖面的分辨率。小波变换的时频分析法是分析非平稳随机信号的主要方法之一。小波变换有着良好的时窗分辨能力，具有在高频端的高时间分辨率和低时端的高频率分辨率的特性。多尺度分析则可以将地震信号分解为多层、多频段信号，从而实现对信号的多分尺度分析。由于地震子波遇到薄层时其频谱会发生变化，因此本文还对薄互层的反射系数进行了分析，由此来反映薄层的频谱特征，并指导小波变换对实际地震资料进行时频分析。本课题研究内容及成果如下：（1）通过对薄互层反射系数不同大小、不同极性、及不同时间间隔的模型的研究得出影响薄层频谱特性的因素。（2）通过对小波分析信号过程的研究，找出适合分析薄互层的小波函数，并结合信号的时频信息对合成地震资料中每道信号进行分解重构，通过这种方法提高了薄层的分辨率，并验证了利用db3小波与时频信息结合的方法对薄层地震资料处理的正确性。（3）薄层模型的分析。通过使用选取的小波对楔状模型、不同厚度的水平薄层模型的分解，将信号分解到不同的频段上，并分析找出在不同频段中包含信号突变点的频段信号，通过将包含突变点的信号分量进行重构后得到的高分辨率剖面与对应的正演模型进行对比，发现通过该方法可以对10m以上的薄层进行识别。并且通过对双层5m的互反射薄层模型的实验分析，发现在重构后的高分辨率剖面中可以找到双层模型中中间层的顶和底的边界，可以作为识别双层互反射薄层的依据。（4）通过对目标区舒善河组的实际地震资料的小波的时频分析和多尺度分析得到的特征信号重构的高分辨率剖面，可以识别12m左右的薄层。证明了小波变换时频分析结合多尺度分析对比提取特征信号在实际地震资料处理应用中的有效性。