分析井中声源的辐射特征对远探测仪器的研制以及成像方法的改进具有指导作用，含油气储层是由岩石骨架和含流体孔隙组成的渗透性孔隙介质，地层孔隙度与渗透率对声源辐射特征的影响不可忽略。基于Biot理论的双相孔隙介质表现出固液耦合特征，井中声源激发的波场能量不仅包括固体骨架中的弹性波传播，还涉及孔隙流体中的渗流耗散。能流密度是描述波场的关键物理量，表示弹性波在垂直于质点振速方向的单位区域内携带的能量。穿过指定表面的全部能量称为能流，可以通过对该表面的能量通量密度进行积分来实现。基于Biot-Rosenbaum理论建立了渗透孔隙地层井中多极声源的辐射模型，推导了孔渗介质中声源辐射指向性和辐射效率的表达式，系统分析了地层孔隙度与渗透率对声能分布的影响，为评估孔渗储层中声波远探测成像效果的提供关键理论依据。
图1.孔渗地层（a）井中偶极声源的辐射指向性(b)三维展示图以及（c）SH波辐射能流和辐射效率
具体来说，使用复坡印廷矢量和最速下降法推导了导波能流和辐射能流的表达式，对孔隙度和渗透率等孔渗参数对辐射效率的敏感性进行了全面评估，并详细展示了这些特性在频率和孔渗条件方面的变化规律。研究结果表明：相比于无孔渗地层，孔渗地层井孔声源的辐射波场中新增了慢纵波振型。随着地层孔隙度与渗透率的提升，偶极弯曲波的共振频率整体向低频方向偏移，偶极快P波、SV波和SH波的辐射效率峰值也同步下降并向低频移动。在高孔渗条件下，偶极SH波的辐射效率峰值下降至与无孔渗地层中SV波相当的水平。孔渗地层中的实测邻井偶极横波成像结果与理论预测一致：在裂缝不发育、渗透性较低的地层中，可获得清晰的邻井图像；而在裂缝发育、高渗透段，成像图像模糊甚至完全消失，表明孔渗性增强会显著削弱SH波的远场辐射效率，从而制约其远探测成像能力。研究结果为设计孔渗储层中声波远探测的激发频率和成像处理中能量补偿策略的制定提供了基本依据。
图2.孔渗地层中偶极SH横波邻井成像实例
研究成果近期发表在国内地球物理领域重要期刊《地球物理学报》。论文通讯作者为tyc7111cc太阳成集团李盛清教授，第一作者为成都理工大学珠峰人才研究员古希浩博士。合作者包括太阳成tyc7111cc唐晓明教授、苏远大教授和黄建平教授。
论文信息：古希浩, 唐晓明, 苏远大, 李盛清, 黄建平. 井中多极声源在渗透孔隙地层中的辐射特征[J]. 地球物理学报, 2026, 69(4): 1-16. Doi: 10.6038/cjg2025T0465.
