目前，大部分油气田区块已经被开发到了一定程度，尤其是东部的一些老油田，大型的构造岩性油气田已经变得难能可贵了。因此，厚度较薄、地震反射较弱、难以识别的复杂油气藏储层就成了新的勘探目标。地球物理界较为困惑的问题是这些薄互层尤其是米级薄层砂泥层地震的识别。时频分析方法作为目前开发阶段油藏描述的一种非常重要的方法，能够将信号从时间域转化到时间-频率域进行分析。针对复杂隐蔽、地震反射较弱、难以识别的复杂油气藏储层识别，如砂泥岩薄互层(河流相、滩坝砂等)，通过时频分析应用于薄互层高分辨率时频分析方法研究，结合地层的连续性，能够指导薄互层等弱反射储层的地震识别，实现油气储层预测。地震Wheeler变换是现阶段较新颖的一种地震地层学方法，该方法描述的是地质时间域剖面，能够去除构造本身的影响，可以直观的看出地层的横向展布及是否发生了地层侵蚀等事件，有利于进行地层界面的识别及分析沉积演化等。论文首先通过楔形模型、等厚模型及不等厚等模型对薄互层介质的地震反射特征进行了研究。其次进行了几种时频分析及属性提取的研究，对各个方法进行对比分析，并选出最佳的时频方法。再次综合介绍了三种Wheeler变换方法，并分析其优缺点，指出Wheeler域可以用来描述地层在地质时间-空间域中的分布特征以及有关的沉积、无沉积或侵蚀事件。最后对正演薄互层模型运用时频分析以及Wheeler变换分别在纵向和横向上进行了薄互层及透镜体的识别；对于实际资料结合钻井数据并应用时频分析方法进行了薄层油气储层的预测、应用Wheeler变换方法揭示了沉积体的空间组合关系，凸显了地层的缺失。Wheeler域解释有利于把控储层展布的方向和范围、分析沉积演化、研究沉积(横向)迁移作用及特定层段的横向和时间分布。一般的时间域或深度域数据体利用时频分析方法分析信号在时频域中的特征从而能够较为精确分析纵向的分布；利用油气储层的低频异常现象，利用时频属性及谱分解技术的不同频率切片响应可以有效的辅助测井数据进行油气储层的预测。时频分析与Wheeler变换两种方法协同解释，既能利用Wheeler数据体横向分辨的优势，又能利用时间或深度体系域纵向分辨率的优势，在横向和纵向上同时对储层的分布进行系统分析，从而提高预测精度。