基于声学传感器的方位远距离检测技术及其在剪切波中的应用：综述

《IEEE Sensors Reviews》：Acoustic Sensor-Based Azimuthal Far-Detection with Shear Waves: A Review

　　

摘要：

偶极剪切波远距离探测技术能够有效识别井筒外地质体的方位角，这是油气勘探和地热工程中裂缝特征描述及储层评估的核心技术。然而，传统偶极传感器的固有结构对称性导致反射波场存在180°的方位角不确定性，这一瓶颈长期以来一直限制着裂缝和地层界面的精确成像。为了解决这一问题，本文从传感器角度系统地研究了旨在消除方位角不确定性的创新声学传感器设计与系统，这与传统的以算法为中心的综述方法有根本不同。所研究的技术分为四类：通过多方位接收器阵列创新实现相位差解耦、通过源-接收器空间布局优化设计非对称声学系统、利用相控阵传感器进行波束成形聚焦，以及集成单极和偶极源的多模激励传感器系统。对于每种技术，我们系统地分析了其打破对称性的核心机制、硬件-算法依赖性、定量性能及固有局限性。在此基础上，我们建立了一个主流技术的统一比较框架，并阐明了方位角识别传感器技术的演化规律。最后，我们展望了下一代传感器系统的发展方向，即实现宽带、智能化和多物理场融合，强调下一代传感器系统是定量储层评估的核心驱动力。