早期的声波测井依赖于模拟电子线路技术,不能记录到声波接收换能器接收到的声波信号的波形,只能利用阈值检测法记录首波信号的到时和幅度;这种记录方式不能记录到整个接收波列,即使所记录的首波部分也容易因“周波跳跃”等原因而对声波传播速度的测量产生很大的测量误差。20世纪70年代后期,“数字化时代”的到来使得单极阵列声波测井仪得以研制成功,从此人们可以将测量到的声波全波列波形数据记录下来,然后进行研究、分析以及处理。1990年,斯伦贝谢公司研发了能够同时采集单极全波列测井信号和偶极全波列测井信号的多极子阵列声波测井仪。2007年,中国研发了多极子阵列声波测井仪,并已投入使用。
单极子声波发射换能器发出的脉冲声波在硬地层充液井孔中会产生滑行纵波、滑行横波和斯通利波等模式波;偶极子声源在充液井孔中会产生弯曲波;四极子声源会在充液井孔中产生挠曲波。不同声源激励的不同模式波携带了地层的不同性质。因此能够记录到各种模式波信号的声波测井方法对于地层评价来说是非常重要的。
随着数字电路技术的发展并应用于声波测井下井仪,人们能够在井下获取各个声波接收器接收到的各种井孔模式波的波形信号。人们利用各个接收器接收到的波形数字信号,借助于波形处理软件可以提取各种模式波的波速、衰减、幅度等信息,基于这些信息可以评价地层的岩性、弹性性质、力学性质和渗透性质等。
声波全波列测井方法的实现在于多极子阵列声波测井仪的成功研发以及在世界各大油田的广泛应用。这种测井方法今后将在波形采集精度更高、声源类型和个数更多、接收器个数更多、接收器间距更近的方向上发展。