天然气水合物作为一种极具潜能的清洁能源备受世界各国的广泛关注。目前,我国正处于海底天然气水合物勘探调查的关键时期。对海底天然气水合物沉积物的检测分析有助于建立其物性与饱和度之间的关系,并且能为天然气水合物的高效安全开采技术开发提供重要的地球物理依据。因此,本文针对含水合物沉积物的声学特性及其水合物的赋存规律展开重点研究,并对天然气水合物钻采现场的水合物岩心样品进行基础物性分析和评价。本文实验研究了含水合物人工砂与重塑的南海沉积物的声学特性,引入有效介质理论模型和权重方程,对水合物在孔隙空间内的赋存规律进行分析。对于含水合物人工砂,探讨了不同生成方式对水合物赋存形态的影响,研究表明,当水合物在气体富足的环境中生成时,主要表现为胶结形态。另一方面,当水合物在水过量的环境中生成时,在低饱和度(<10%)状态下,水合物以孔隙填充形态存在;随着饱和度增加,水合物赋存形态逐渐转变为支撑形态,并有可能在高饱和度高于40%的状态下,水合物以包裹胶结形态存在。对于含水合物南海沉积物,探讨了不同含水率情况下P波速度与水合物饱和度之间的关系,实验发现水合物在生长过程中微观赋存形态可能同时出现多种情况。水合物在低饱和度下对南海沉积物的胶结作用较低,但是也显著提高了P波速度。通过调节方程中W,n两个参数可以较好地匹配实测P波速度数据的拟合曲线,并且简化了方程中的其他参数,得到了一个较为简便的经验公式。同时,本文对海试现场保压成功和保压失利的岩心样品进行船载检测后处理分析,包括分解气、孔隙水、沉积物等相关物性测试,开发了一套用于含水合物沉积物船载分析的保压岩心超声测试系统,并根据海试现场测试经验总结形成一套较为完善的水合物岩心样品船载处理流程。测试结果证实岩心样品中存在水合物,且水合物类别为甲烷水合物,饱和度估算值在28.13%~44.52%之间。此外,针对LW3-H4-1B和LW3-H4-1C钻位不同深度的岩心样品进行实验室基础物性检测分析,包括比重、孔隙度、渗透率、SEM图像、X射线CT原位图像、粒径分布和传热特性分析。