倾斜的分层地层井孔中的声传播研究来源于油田的生产实际要求.我国油气储层主要集中在陆相沉积盆地,且沉积构造规模普遍较小,断层、裂缝较为发育.要进行油藏动态精细描述,人们就必需了解井周的地层横向变化及地层中的裂缝发育程度.本文开展的倾斜的分层地层井孔声场的理论与实验研究,对于如何利用声波测井检测倾斜地层和岩性尖灭、探测裂缝性储层及裂缝的密度和走向、进行井周构造分析、重新恢复陡带的构造剖面,更好地进行地层评价,对于指导勘探措施选择及油藏综合评价,都具有一定的参考意义. 本文针对倾斜的分层地层井孔模型,采用数值和物理模拟的方法开展了较为深入而系统的研究,此外还对井径变化对声波测井响应的影响进行了分析.本文从各向同性介质波动方程出发,推导了三维交错网格速度-应力有限差分方程,编制了相应程序,并与实轴积分法的结果进行了对比校验,数值研究结果表明:当接收探头处在地层分界面附近时源距对声波测井响应有一定影响.针对有无分层倾斜地层的井内外声场进行了数值计算,得到了井内接收波形和井内外声场的时间切片,分析总结了不同声源(单极子和偶极子)和地层模型条件下的声波测井响应特征及其传播特征,数值研究结果表明:对于倾斜地层,声波测井响应随着地层倾角变化而变化,并受围岩的影响;对于分层倾斜地层,受到地层倾角和围岩影响程度要小一些;偶极子比单极子声源情况下接收首波幅度更大且更加敏感.对于水平井穿过不同岩性地层界面时的井内外声场进行了数值计算,给出了井内接收波形和井内外声场的时间切片及其传播特征,结果表明:当水平井穿过两种岩性地层界面时,声波测井响应的首波反映声波时差较低的地层性质,给出的一些固定时刻波场快照也清楚地给予显示.在理论分析的基础上,根据相似原理,建立了倾斜地层井孔声场的实验测量系统,结果表明:实验测量系统是稳定性的,利用该系统测量得到的地层声速与利用超声脉冲透射法得到的结果吻合得很好,物理模拟的地层倾斜角度对声波测井响应的影响与数值计算结果是一致的.利用二维有限差分方法模拟计算了井径变化时补偿声波测井响应特征,结果表明:地层岩性对补偿声波测井响应有一定影响;当井径变化时,补偿声波测井的补偿能力是不同的,给出的二元线性回归方法优于传统的算术平均法.