声波测井是一门重要的应用科学技术。从各向同性地层研究到各向异性地层研究，从单极子测井到偶极子横波测井、正交偶极子各向异性测井等等，声波测井技术发展迅速，应用广泛。通过研究不同地层井中声波传播的机理，可以为确定油储地层的各种力学、声学和岩石物理学性质奠定基础。本文以各向异性地层和非均匀径向分层地层声波测井为应用背景，对多极子测井声波时差的变化进行理论分析和实验仿真。主要开展了一下几方面的工作:　　第一，在各向异性地层中模拟了四分量正交偶极子测井，利用波形反演法提取横波时差，分析了同向阵列横波速度与方位角之间的关系。同向阵列横波速度与方位角之间的拟合关系的确立，可以减少反演参数，提高反演速度。　　第二，对不同方位角的四分量声波阵列数据转换关系进行分析，对比转换关系所得波形与原始数据所得波形。经过坐标转换，可以实现由某一方位角的波形数据计算另一方位角的波形。这一工作是各向异性反演的基础。　　第三，建立了径向柱状分层模型，井外采用波速依次递增或递减的多个地层来模拟实际地层，分析了非均匀地层中纵波速度径向层析成像和声源频率、中间层厚度以及源距的变化关系。并基于射线理论，分析了不同条件下的首波到时变化特征。通过对理论和实验数据的分析，说明在近源距处，使用高频声源比低频声源更容易得到不同地层的纵波速度;随源距增加，声波测井的首波类型和测量到的波个数不断变化。在径向分层地层中，单极子纵波时差受源距和频率影响，因此通过组合不同源距和频率测量的结果，可以实现纵波速度径向层析成像。　　总之，本文基于正交偶极声波测井资料和井孔声波全波列模拟，对径向地层速度反演问题进行了较深入研究，论文工作为实际资料提供了一定的参考，具有较强的实际意义。