目前,大庆油田已进入“三次加密”调整开发阶段,开发对象为油层厚度小、物性差、渗透率低、层间孔隙压力差异大的薄差油层,对固井质量提出了更加严格的要求。粘砂套管作为改善油田固井质量的基础措施,常应用于油层固井施工中。从声学角度来说,粘砂套管井的套管和水泥环间存在胶结剂和砂粒两层介质,改变了测井声波的传播路径和套管波成分,影响了接收器接收到的全波波形,易造成错误的固井质量解释结果。本文以求解粘砂套管井井孔介质所满足的波动方程为切入点,进行粘砂套管井井孔声场模拟和固井质量评价研究,具体的研究内容包括以下几个方面:首先,在弹性力学基本假设的基础上,选取立方体体积元,进行受力分析,建立弹性介质的力矩平衡方程、力平衡方程和运动方程,推导无限均匀、各向同性、完全弹性介质中的波动方程,并求解直角坐标系下、柱坐标系下和球坐标系下的波动方程,为井孔声场模拟研究奠定理论基础。其次,在套管井不同胶结状况时物理模型的基础上,依据井孔各层介质边界处位移和应力连续性条件,建立波动方程通解中待定系数的线性方程组,并引入Tsang声源函数,利用实轴积分法和FFT技术计算套管井井孔声场,分析全波波形特征。再次,根据粘砂套管井物理模型,研究声波在井孔介质中的传播途径,分析套管波的成分,并利用传递矩阵法简化声场势函数中待定系数方程组,计算不同胶结状况时粘砂套管井井孔声场。在此基础上,以粘砂套管胶结良好时为例,分析砂粒粒径、粘砂密度、胶结剂厚度和胶结剂成分等粘砂套管介质参数对粘砂套管井井孔声场全波波形的影响。最后,依据相似准则,设计声波测井模拟实验,研究粘砂套管井不同胶结状况时套管波相对声幅修正系数,建立粘砂套管井固井质量评价标准,并分析套管直径、套管壁厚、水泥密度和水泥品质因子等因素对套管波到时和幅度的影响。开展粘砂套管井井孔声场模拟和固井质量评价研究,具有重要的理论和实际意义。在理论上,可丰富井孔声学的理论研究,为粘砂套管井固井质量声波测井评价提供理论依据;在实际应用中,可用于指导粘砂套管井固井质量评价,提高固井质量解释的准确性。