在远探测声场中对裂缝响应特征的正演模拟通常采用有限差分等数值模拟方法。由于裂缝厚度通常很小，在数值模拟时需要非常精细的网格才能准确刻画其空间结构，这使得计算区域过度采样，极大地降低了计算效率。相比之下，解析方法则具有计算速度快、耗时少的优势。但目前尚未有解析方法将偶极声源在裂缝两侧产生的反射和透射远探测声场可视化，而这将有助于快速直观地研究裂缝及其填充物的反射声场特征，进一步判断其含油气情况。远场情况下井中偶极声源以球面波的形式向地层辐射声场，而裂缝等效为一薄层界面，利用角谱法能够将球面波入射展开成柱面波叠加的形式，再利用已知的反射和透射系数，叠加合成界面两侧的球面波场。本文基于偶极辐射横波位移的远场渐近解，结合角谱法和滑移界面理论，提出了一种快速计算裂缝两侧远探测声场的解析方法，为多裂缝体系下的偶极横波远探测声场的可视化提供了行之有效的手段。
结果表明：双裂缝体系中远裂缝能否被有效探测取决于近裂缝的剪切刚度，当近裂缝被油气等流体介质填充时，其剪切刚度趋于0，入射SH横波大部分被反射，远裂缝无法被识别；当近裂缝被硬矿物填充时，其剪切刚度趋于无穷，入射SH横波将“透过”近裂缝，远裂缝能够被有效识别。
解析模拟和现场实测的SH横波远探测成像中显示近端裂缝存在而远端裂缝中间段不可见，解释了远探测中含油气裂缝被遮蔽而无法探测的现象。
图2 三个平行裂缝体系下解析模拟和现场实测的SH横波远探测成像结果对比
实际裂缝性发育地层中，入射SH横波可以通过裂缝沿伸方向上的闭合处在多个裂缝间不断产生反射并在井中被接收，这很好地解释了远探测成像中的多裂缝体系现象。
上述研究成果近期发表在地球物理领域顶级权威期刊Geophysics上。论文的第一作者为太阳成tyc7111cc博士生陈声远，通讯作者为太阳成tyc7111cc苏远大教授，合作者包括太阳成tyc7111cc唐晓明教授，李盛清教授和古希浩博士。本项研究得到山东省自然科学基金项目（No. ZR2024YQ062）, 国家自然科学基金项目(U21B2064, 42174145, 42574150, 42074137), 深层油气全国重点实验室课题(SKLDOG2024-ZYTS-04), 崂山国家实验室科技创新项目(No. LSKJ202203407)和中央高校基本科研业务费专项资金（No. 25CX02007A, No. 24CX02006A）联合资助。
论文信息：Sheng-Yuan Chen, Yuan-Da Su*, Xi-Hao Gu, Sheng-Qing Li, Xiao-Ming Tang, 2026, SH wavefield simulation of dipole acoustic reflection survey for multi-fracture system. Geophysics, 91(1), D49–D60, doi: 10.1190/GEO-2025-0152.
4
