天然气水合物作为一种新型的清洁能源已经在全世界范围内引起了广泛关注。随着天然气水合物勘探技术的日益提高,研究者们发现地震波在含水合物地层会表现出异常的衰减现象,这使得地震波衰减有潜力成为识别天然气水合物的有效属性。但到目前为止,针对地震波在含水合物地层衰减现象的解释尚未能达成统一共识,因此本论文的主要目的是试图从理论上来研究地震波在含水合物地层的衰减特性,并将地震波衰减属性应用于天然气水合物的识别。渗透率对于分析孔隙介质中地震波能量的衰减起到至关重要的作用,因此本论文首先对水合物与地层渗透率的关系进行了研究。本论文通过对南海神狐海域钻井得到的含水合物实物样品进行核磁共振实验,发现“孔隙充填型”水合物会通过多种因素对地层渗透率产生较大的影响,并利用Masuda下降模型建立了适用于南海神狐海域的相对渗透率与含水合物饱和度的经验公式。含水合物地层是典型的含流体孔隙介质,因此,本论文分别以BISQ和White孔隙介质地震波衰减模型为基础,详细研究了在微观尺度以及中观尺度下地震波在含水合物地层的衰减特征。研究发现,在超声波频段下地震波衰减会随着含水合物饱和度的增加而增加,但在地震勘探频段下地震波衰减会随着含水合物饱和度的增加而减小。该结论与现有的含水合物地层的地震波衰减现象吻合较好,可以为利用地震波衰减属性识别天然气水合物提供理论基础。统计实验发现,在含水合物地层,水合物对渗透率的改变是影响地震波衰减的最大因素,据此可以建立含水合物地层地震波衰减与岩石渗透率的关系,为从地震资料中提取渗透率参数进行了初步探索。由于现有的地震波衰减系数也即品质因子的估计方法都有缺点,本论文通过引入频率加权指数的概念,提出了一种新的品质因子估计方法。当震源子波在吸收介质中传播时,可以使用频率加权指数函数分别对震源子波和接收子波进行拟合,利用拟合得到的对称指数和带宽因子就可以进行品质因子估计。该方法不受震源子波类型的限制,品质因子估计精度较高并具有良好的抗噪性。而对于反射地震信号,使用该方法可以不需要消除调谐效应而直接将品质因子估计出来。南海神狐海域是我国天然气水合物勘探的重点地区,本论文利用新的品质因子估计方法对该海域的地震资料进行了地震波衰减属性的求取,结合地震波在含水合物地层的衰减特征,对含水合物地层的分布情况进行了识别。识别结果与地震反射特征以及钻探结果吻合得很好,这为以后利用地震波衰减属性识别天然气水合物的广泛应用打下了良好的基础。