对天然气储层的准确识别、评价是天然气储集层勘探开发的重要环节。本文通过建立双相介质孔隙地层多极子井孔声场数值模型,系统研究气层多极子阵列声波测井响应特征,提取对气层敏感的参数,以进行气层的识别和评价,据此形成一套迅速、准确识别天然气储层的多极子阵列声波识别方法。根据井孔声场理论建立双相介质孔隙地层多极子井孔声场数值模型,模拟各种地质条件下多极源激发的阵列声波。分析全波各组分波纵波、横波、模式波对气层的测井响应特征;利用时频分析技术来提取声波全波中的信息,将时间域和频率域有效地结合起来,通过时频分析对信号开窗,可以得到各个谱分量的时间局域化的信息。采用时间-频率谱图,可以清晰、直观显示不同含气饱和度下全波各组分波在一定的时间、频率下能量的变化,以提取气层的敏感响应。声波的速度信息是识别气层的有效手段。纵横波速度比识别气层存在一定的适用范围,通过模拟不同孔隙度、渗透率及含气饱和度条件下的阵列声波测井响应,提取纵横波速度比的响应特征,以确定其在不同环境下的适用性。通过与油层的对比,确定其在气层响应的特殊性,为快速直观的多极子阵列声波识别气层和定量计算打下基础。偶极子弯曲波的频谱信息也可作为识别气层的着手点。通过数值模拟的阵列声波偶极子弯曲波频谱的提取,分析不同孔渗条件,不同含气条件下,偶极子弯曲波各组参数对气层的响应特征,寻找其中对气层有特殊响应的敏感参数,确定各个参数在不同环境下的适用性,并以此作为定性识别气层的标准。本文的研究和探索为定性识别天然气储层提供了新的思路和方法。