研究人员提出一种基于全波形反演的偶极声波测井近井壁成像方法

在声波测井中，钻井诱导损伤、泥浆侵入、水力压裂等会改变井周地层性质，准确表征其弹性波速度径向变化对油气勘探开发中储层评估与井眼安全至关重要。传统反演方法多依赖层状模型假设，仅适用于沿井轴均匀或渐变的地层，难以应对复杂地质环境中轴向突变、非均质性结构；且局限于声波走时或相速度特征、信息有限，其分辨率较低。

针对这些问题，中国科学院声学研究所超声学实验室博士生李嘉诚与导师何晓研究员等人提出了基于全波形反演的偶极声波测井近井壁成像方法。该方法直接拟合井中记录的阵列时域波形，不必依赖层状模型假设，可处理复杂地层；采用时域有限差分法进行正演模拟，推导了柱坐标下偶极源弹性波方程的伴随方程和梯度表达式；通过能量加权梯度开展预处理、平衡不同区域梯度贡献，并结合慢度-时间相干法与频散层析获取更高精度初始模型。数值测试表明，该方法能准确重建不同复杂度地层的横波速度结构，包括轴向突变和倾斜界面地层，且在含噪声情况下仍保持成像的稳健性。

该研究突破了传统方法的应用局限，显著提升了复杂地层横波速度反演的精度和分辨率，为准确解析近井壁地层性质、优化声波测井数据解释提供了关键技术支撑，对油气资源勘探等领域具有实践意义。

相关研究成果发表于学术期刊The Journal of the Acoustical Society of America.

本研究得到国家自然科学基金项目（No.12174421, 52227901）资助。

图1  (a) 全波形反演结果和 (b) 相对误差，其中最大相对误差为4.90%（图/中国科学院声学研究所）

参考文献：

Li,J.,He,X.*,Wen,J. and Yang,J. Near-borehole imaging with dipole acoustic logging based on full waveform inversion,J. Acoust. Soc. Am.,2025,158: 576-589. DOI: 10.1121/10.0037222.

论文链接：

https://doi.org/10.1121/10.0037222