三维声波测井已经成为继成像测井以后的新一代声波测井技术，是复杂地层评价的利器。

对井孔周围地层的声学性质进行三维评价是声波测井的发展方向。由于声波测井过程就是仪器在井孔内通过上下移动来采集资料的过程，因此基本所有声波测井仪器都具备评价地层性质在井轴方向上变化的能力。利用层析成像技术和导波频散原理处理当前已在世界各大油田广泛应用的多极子阵列声波测井仪器的测量资料便能在一定程度上评价地层声学性质在径向上的变化。

因此，是否能对井孔周围地层的声学性质进行三维评价关键在于是否能评价地层性质的周向变化情况。2005年，斯伦贝谢公司推出了一种三维扫描声波测井仪器，该仪器与以往声波测井仪器相比性能提升主要表现在两点：一是该仪器采用了更多的发射换能器，这样便能通过长短源距组合的方式解决了对地层性质径向评价的问题；二是仪器的接收声系由13个沿仪器轴向排列的接收站组成，而每个接收站又由互相间距45度的8个接收器组成，用于接收来自不同方向的声波，通过处理不同方位的阵列波形便能评价地层性质在井周方向上的变化情况，从而实现对地层性质的三维评价。2012年，中国石油大学（北京）声波测井实验室同中石油联合研发了三维声波测井仪器（见图）。与Sonic Scanner相比，该仪器的发射器和接收器均采用了方位换能器，从而进一步增强了仪器的周向探测能力。

由于井旁地层的复杂分布以及井眼轨迹的变化等因素，使得井旁地层不再具备轴对称、沿半径方向均匀和沿井眼轴向均匀等特性。传统的声波测井一般只具有沿井眼轴向的测量分辨率，而不具备沿半径方向和沿井眼周向的测量分辨率。而三维声波测井是一种在井下进行的在轴向、径向和周向（方位）等三个坐标轴方向都具有测量分辨率的声学测量方法。

三维声波测井的实现依赖于采用新的换能器方案。即通过采用长短源距的多个接收探头的方法解决探测结果具有径向分辨率的问题，采用具有明显周向指向特征的发射换能器或接收换能器的方法来实现具有方位分辨率的测量方案。研究表明，采用基于相控圆弧阵声波辐射器的声波测井仪器，或者采用多个8单元接收站的声波测井仪器都可以实现方位声波测量效果。当然，接收站单元个数再大些可以进一步改善方位接收效果但增加了下井仪的复杂程度。把不同接收站的各个单元看成是相控圆弧阵接收阵的阵元会进一步大幅度地提高声波测井的方位测量能力。

三维声波测井方法将声波测井从成像时代带入了三维时代，此时以往的正演模拟、反演处理方法都需要在三维环境下去重新考虑。今后三维声波测井的发展方向将是利用数值手段开展三维声波测井的理论基础研究，开发三维声波测井采集资料的处理方法，尤其是将处理结果进行三维成像的显示方式。