酸化、压裂等措施是低孔低渗非均质储层实现油气增产的重要手段。但此类措施容易导致储层产生裂缝、侵入和异常应力等问题,会直接改变储层岩性及地层原生应力状态,影响储层评价。本文研究了多极子声波测井仪器（MPAL）在井旁出现不同异常情况下的响应规律。为多极子声波测井在复杂地层中的测井解释提供理论基础。以下是主要研究内容与成果:第一部分研究了侵入及低声速环带对单极子声波测井的影响。在快慢地层下,研究侵入和低声速环带径向深度和对比度对阵列波形响应特性和弹性波波速影响规律。结果表明:侵入影响下,快、慢地层首波波速随侵入径向深度增加而减小,随侵入程度变大对首波波速影响越显著,其阵列波形发生首波到时滞后,斯通利波及伪瑞利波振幅衰减且到时滞后;低声速环带影响下,快、慢地层首波波速均随低声速环带径向深度变大而减小。第二部分研究了地层裂缝、温度以及声源频率变化对单极子声波测井响应特性。分别构建裂缝、温度及声源变化影响模型,研究裂缝深度及发育方向、不同井孔温度环境和不同单极子声源频率下的弹性波声速变化规律及阵列波形响应特性。结果表明:裂缝性地层中,纵波波速随裂缝深度变大而变小,其不随裂缝发育方向变化而变化;横波波速随裂缝深度变大呈先增大后减小趋势,其在深度较浅的裂缝处影响越显著;斯通利波波速随着裂缝深度变大而减小,其随裂缝发育方向变化呈先增大后减小趋势;快、慢地层下低温区域对声速影响不大,温度大于40℃时声速产生畸变;纵波波速随声源频率增加而增大,横波波速随声源频率增加而减小,斯通利波波速随频率增加而减小,声源频率越大,其阵列声波各个弹性波振型的解析度越高。第三部分为井旁异常应力对偶极声波测井的影响研究。建立了一种能够反映地层应力影响的各向异性地层模型,基于COMSOL数值模拟软件在这种各向异性地层条件下进行了偶极声波测井的正演响应数值模拟。结果表明:在不同应力方向变化模型中,变化应力方向角度对阵列波形中同向分量及交叉分量波形幅度及能量影响明显;在不同各向异性强度变化模型中,变化地层各向异性强度对同向分量波形幅度影响显著且呈梯度式变化,交叉分量波形幅度呈逆常理性变化。第四部分为基于偶极声波测井响应信息库的地层各向异性参数反演及应用。建立基于正演数据的响应信息库,制定适合本文反演的数学模型及反演流程,提出地层各向异性程度计算新方法;用实际测井数据验证了反演过程。结果表明:该反演方法精确反演地层各向异性参数验证了正演模拟的正确性;能量各向异性反演方法较传统的阵列各向异性反演方法能够更准确地反映储层各向异性强度;该方法在实际油田声波测井数据的反演中发挥储层油气预测与评价的作用。