在井孔中利用声波测井仪器记录到的反射波波形资料对井旁地质体进行测量的测井技术称为反射声波成像测井,也被称为声波远探测测井。基于对称振动模式的发收探头的反射纵波测井只能判断地质体到井孔的距离,而基于偶极子振动模式的发收探头的反射横波测井可以进一步得到地质体的走向,但无法确定其方位。近些年来,能够直接接收来自地层不同方位反射纵波,并可以测量井旁几十米范围内的地质体距离和方位的方位反射声波测井逐渐成为研究热点之一。本论文介绍了与方位反射声波测井相关的数值模拟、物理模拟及现场应用案例,并且将声波相控阵技术应用到方位反射声波测井资料的反演中。通过数值模拟和物理模拟研究了声波信号的相控阵接收方法。将阵列式方位接收站看做特殊的声波相控阵,对其中各个单元接收到的信号进行一定规则的叠加,实现了声波信号的扫描接收。在水平面和竖直面内分别对声波信号进行扫描接收处理,准确获得了反射波的方位角和竖直角。在数值模拟研究的基础上,利用八单元的方位接收站,在实验室水池内开展了声波信号扫描接收方法的物理模拟,进一步验证了水平面内的声波信号扫描接收效果。针对实测信号,提出了三阵元和四阵元子阵的组合接收模式,解决了声波幅度方位分布曲线出现间断的问题,提高了反射体方位测量的准确度。论文介绍了新型的方位反射声波测井仪,该仪器采用了相控线阵声波辐射器和阵列式方位接收换能器。方位接收换能器阵列包括十个接收站,每个接收站由八个接收单元构成,共计80个接收单元。依托深水湖,开展了方位反射声波测井的方法验证试验,设计了不同距离的单个异常地质体探测和分布在不同方位方向上两个异常地质体探测的水下物理模拟实验。实验中,利用铝板模拟地层裂缝等井旁异常地质体。模拟结果表明,方位反射声波测井可以准确判断井旁存在一个模拟地质体还是相同距离、不同方位的两个模拟地质体。另外,通过对模拟地质体回波信号的扫描接收信号处理,不仅能够显著地提高模拟异常体的方位测量的准确度,还可以明显增强回波幅度。模拟地质体距离和方位的测量值与实际值基本一致,验证了声波信号扫描接收方法在井旁地质体方位测量过程中的可靠性。最后介绍了方位反射声波测井的若干现场应用案例。将声波信号扫描接收方法应用到方位反射声波测井资料的处理中,通过反演获得了过井裂缝和邻井井孔等异常地质体在地层中的位置以及分布特征。应用案例说明,当井旁地质体尺度明显大于地层中的纵波波长时,利用该地质体产生的反射纵波可以对地质体进行精确成像;当井旁地质体尺度与纵波波长相当时,也可以利用散射纵波获得地质体的分布情况。此外,测量得到的井旁地质体与其它地质资料中该地质体的相关参数一致,验证了测井资料反演方法的可靠性,为方位反射声波测井的推广应用提供了参考案例。