《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》是中國石油大學（北京）於2013年8月21日申請的發明專利，該專利的申請號為2013103673723，公布號為CN103603656A，授權公布日為2014年2月26日，發明人是車小花、喬文孝、鞠曉東、盧俊強。
《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》包括：相控圓弧陣中的各接收換能器分別接收聲波信號；按照順時針或者逆時針方向，依次計算各接收子陣的輸出波形信號，其中，接收子陣的輸出波形信號為對該接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理得到；通過對所有接收子陣的輸出波形信號的幅度進行統計，確定聲波信號的入射方位。該發明是利用接收子陣的輸出波形信號來確定聲波信號的入射方位，由於接收子陣的輸出波形信號比傳統的單極子換能器或圓弧陣中的任意單個接收換能器所接收聲波信號的聲束主瓣角寬都窄，該發明能夠從根本上提高井下聲學測量的方位解析度和信噪比，並可以確定聲波的入射方位。
2016年12月7日，《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置
- 公布號：CN103603656A
- 公布日：2014年2月26日
- 申請號：2013103673723
- 申請日：2013年8月21日
- 申請人：中國石油大學（北京）
- 地址：北京市昌平區府學路18號
- 發明人：車小花、喬文孝、鞠曉東、盧俊強
- Int.Cl.：E21B49/00(2006.01)I
- 代理機構：北京三友智慧財產權代理有限公司
- 代理人：任默聞
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,操作內容,實施案例,榮譽表彰,
專利背景
隨著石油勘探、開採難度的不斷加大，對低孔、低滲、非均質等複雜地層中的油氣藏分布規律和剩餘油分布規律的研究成為持續關注的課題，對新的勘探方法和勘探技術的需求日益迫切。石油工業中廣泛使用的聲波測井儀器在地層評價中發揮著重要作用，而從聲波測井技術的發展不難看出，換能器技術的發展和聲波測井儀器的進步息息相關。換能器作為測井儀器的核心部件之一，其種類和工藝的進步可以提高資料質量甚至帶來聲波測井儀器的更新換代。
截至2013年8月，油田廣泛使用的聲波測井儀器的換能器依然主要採用單極子、偶極子、正交偶極和四極子等振動模式，這一類儀器統稱為多極子聲波測井儀器。單極子聲波測井使用了對稱振動聲源，無法評價地層沿井圓周方向變化的特性，不具備周向方位分辨能力。而偶極子和四極子聲波測井通過分別在充液井眼中激勵彎曲波和螺旋波來近似測量地層的橫波波速、確定地層最大和最小水平主應力方向，測量結果有一定的方位分辨能力。實際上，偶極子和四極子聲波測井只能用於評價對稱軸沿水平方向的橫向各向同性（HTI）地層、確定快慢橫波面的方位。偶極橫波遠探測測井也是利用井中的偶極聲源對井旁的小地質構造進行成像，其方位分辨能力也會受到偶極子聲源指向性的限制。
喬文孝等人在聲波測井相控線陣方面開展了大量的基礎研究工作，這些研究結果表明在聲波測井中套用相控線陣可以明顯提高測量信號的信噪比。中國石油大學（北京）與中國石油集團渤海鑽探大港油田測井公司合作，成功地把相控線陣聲波輻射技術套用到遠探測反射聲波成像測井儀中，套用實例表明該技術能夠識別井旁10米左右的高角度裂縫等。但相控線陣聲波輻射器與單極子聲源類似，其輻射聲場也同樣具有軸對稱性，這導致測量結果也不具有方位分辨能力。為了實現具有方位分辨能力的聲波測井，喬文孝等人提出聲波測井相控圓弧陣方案並對其輻射指向性和在井內、外產生的聲場進行了研究。一系列的研究結果表明，相控圓弧陣聲源能夠向某一側井壁定向輻射聲波，而且該聲源具有良好的周向指向性函式，結合先進的井下電子技術還可以使得相控圓弧陣向周向依次掃描輻射聲場。在實驗室進行的大量研究的基礎上，相控圓弧陣發射換能器已經開始套用到新研製的儀器中，成功地取得了12口井的現場測量資料。利用相控圓弧陣作為聲波輻射器可以使聲波向周向方向定向輻射聲波，但這種換能器套用到井下儀器中時，無論是在聲源的結構、聲源激勵和控制電路、井眼中的波動模式及其所攜帶的信息和反演方法等方面都具有前所未有的複雜性和挑戰性。從發射換能器角度考慮相控圓弧陣聲波輻射器可以實現方位發射，向井壁定向輻射聲波進而評價井外某一周向範圍內的地層性質。而從接收換能器角度考慮，比如斯倫貝謝的Sonic Scanner儀器使用了沿一個圓周等間距分布的8個接收換能器，其工作方式是8個接收換能器獨立接收聲波信號，該儀器雖具有一定的周向分辨能力，但不足之處在於沒有對同一個圓周上的各個接收換能器所接收的信號進行以提高方位解析度和信噪比為目的的運算，沒有把這方面的潛力充分發掘出來。
發明內容
專利目的
《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》實施例的主要目的在於提供一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置，以提供一種具有該方位解析度的周向定向聲波接收技術。
技術方案
《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》實施例提供一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法，包括：相控圓弧陣中的各接收換能器接分別收聲波信號；所述相控圓弧陣由按圓周均勻排列且相互之間聲電隔離的多個接收換能器組成，且所述相控圓弧陣包括多個接收子陣，所述接收子陣由所述相控圓弧陣中的多個相鄰接收換能器組成；按照順時針或者逆時針方向，依次計算各接收子陣的輸出波形信號，其中，所述接收子陣的輸出波形信號為對該接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理得到；通過對所有接收子陣的輸出波形信號的幅度進行統計，確定所述聲波信號的入射方位。
相應的，《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》還提供一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收裝置，包括：相控圓弧陣，由按圓周均勻排列且相互之間聲電隔離的多個接收換能器組成；所述相控圓弧陣包括多個接收子陣，所述接收子陣由所述相控圓弧陣中的多個相鄰接收換能器組成；所述相控圓弧陣用於通過各接收換能器分別接收聲波信號；輸出波形信號計算模組，用於按照順時針或者逆時針方向，依次計算各接收子陣的輸出波形信號，其中，所述接收子陣的輸出波形信號為對該接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理得到；入射方位確定模組，用於通過對所有接收子陣的輸出波形信號的幅度進行統計，確定所述聲波信號的入射方位。
改善效果
《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》將相控圓弧陣劃分為多個接收子陣，每一接收子陣由多個相鄰的接收換能器組成，針對每一接收子陣，對其中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理，計算得到該接收子陣的輸出波形信號，進一步，通過對所有接收子陣的輸出波形信號進行幅度統計，就可以確定聲波信號的入射方位。該發明是利用接收子陣的輸出波形信號來確定聲波信號的入射方位，由於接收子陣的輸出波形信號比傳統的單極子換能器或圓弧陣中的任意單個接收換能器所接收聲波信號的聲束主瓣角寬都窄，因此，相比於2013年8月前已有技術，該發明能夠從根本上提高井下聲學測量的方位解析度和信噪比，並可以確定聲波的入射方位。相對於八單元獨立接收單元方案，該技術具有更高的方位解析度和接收靈敏度。
附圖說明
圖1是《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》提供的基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法流程示意圖；
圖2是該發明提供的基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收裝置結構示意圖；
圖3是該實施例一提供的相控圓弧陣接收聲波信號示意圖。
技術領域
《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》涉及石油地球物理勘探領域，具體地，涉及一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置。
權利要求
1.一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法，其特徵在於，包括：相控圓弧陣中的各接收換能器分別接收聲波信號；所述相控圓弧陣由按圓周均勻排列且相互之間聲電隔離的多個接收換能器組成，且所述相控圓弧陣包括多個接收子陣，所述接收子陣由所述相控圓弧陣中的多個相鄰接收換能器組成；按照順時針或者逆時針方向，依次計算各接收子陣的輸出波形信號，其中，所述接收子陣的輸出波形信號為對該接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理得到；通過對所有接收子陣的輸出波形信號的幅度進行統計，確定所述聲波信號的入射方位。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述接收子陣的輸出波形信號為對該接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理得到，具體為：對所述接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行數字離散處理，得到離散波形數據；利用如下公式計算該接收子陣的輸出波形信號：
其中，WFe（j×dt）為接收子陣的輸出波形信號；WFi（j×dt）為序號為i的接收換能器對應的離散波形數據；M為接收子陣包含的接收換能器個數，M為自然數；i為按照順時針或者逆時針方向對接收子陣中各接收換能器進行排序的序號，1≤i≤M，且i為自然數；τi為序號為i的接收換能器對應的相位加權參數；
M為奇數時，
；
M為偶數時，
；
ai為序號為i的接收換能器的幅度加權參數；j為波形數據序號；dt為聲波信號的時間採樣間隔。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述相位加權參數根據所述相控圓弧陣的圓周半徑及其所包括的接收換能器數目確定。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述相控圓弧陣所包含的接收換能器數目為N，N為自然數，且
；所述相控圓弧陣所包含的接收子陣數目為S，S為自然數，且
；所述接收子陣所包含的接收換能器數目為M，M為自然數，且
。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法套用的聲波頻率範圍是6～20千赫茲。
6.一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收裝置，其特徵在於，包括：相控圓弧陣，由按圓周均勻排列且相互之間聲電隔離的多個接收換能器組成；所述相控圓弧陣包括多個接收子陣，所述接收子陣由所述相控圓弧陣中的多個相鄰接收換能器組成；所述相控圓弧陣用於通過各接收換能器分別接收聲波信號；輸出波形信號計算模組，用於按照順時針或者逆時針方向，依次計算各接收子陣的輸出波形信號，其中，所述接收子陣的輸出波形信號為對該接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理得到；入射方位確定模組，用於通過對所有接收子陣的輸出波形信號的幅度進行統計，確定所述聲波信號的入射方位。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述輸出波形信號計算模組對所述接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理得到輸出波形信號時，具體用於：對所述接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行數字離散處理，得到離散波形數據；
利用如下公式計算該接收子陣的輸出波形信號：
其中，WFe（j×dt）為接收子陣的輸出波形信號；WFi（j×dt）為序號為i的接收換能器對應的離散波形數據；M為接收子陣包含的接收換能器個數，M為自然數；i為按照順時針或者逆時針方向對接收子陣中各接收換能器進行排序的序號，1≤i≤M，且i為自然數；τi為序號為i的接收換能器對應的相位加權參數；
M為奇數時，；
M為偶數時，；
ai為序號為i的接收換能器的幅度加權參數；j為波形數據序號；dt為聲波信號的時間採樣間隔。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述相位加權參數根據所述相控圓弧陣的圓周半徑及其所包括的接收換能器數目確定。
9.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述相控圓弧陣所包含的接收換能器數目為N，N為自然數，且；所述相控圓弧陣所包含的接收子陣數目為S，S為自然數，且；所述接收子陣所包含的接收換能器數目為M，M為自然數，且。
10.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述裝置套用的聲波頻率範圍是6～20千赫茲。
實施方式
操作內容
《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》提供一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法，如圖1所示，該方法包括：
步驟S11，相控圓弧陣中的各接收換能器分別接收聲波信號；所述相控圓弧陣由按圓周均勻排列且相互之間聲電隔離的多個接收換能器組成，且所述相控圓弧陣包括多個接收子陣，所述接收子陣由所述相控圓弧陣中的多個相鄰接收換能器組成。
具體的，相控圓弧陣中包含的多個接收換能器按照圓周均勻排列，相鄰的接收換能器之間聲電隔離，為了描述方便，以下將相控圓弧陣中的每一接收換能器稱之為一個陣元，相鄰的多個陣元可組成一個接收子陣，設相控圓弧陣所包含的接收換能器個數為N（N為自然數），即陣元數目為N，並設相控圓弧陣所包含的接收子陣個數為S（S為自然數），每一接收子陣所包含的陣元數目為M（M為自然數）。
當聲波信號入射到相控圓弧陣上，相控圓弧陣中的N個陣元同時接收聲波信號，由於相鄰陣元之間聲電隔離，因此該相控圓弧陣共接收到N道獨立的聲波信號，且聲波傳播到各陣元的到達時間不同。
步驟S12，按照順時針或者逆時針方向，依次計算各接收子陣的輸出波形信號，其中，所述接收子陣的輸出波形信號為對該接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理得到。
具體的，該步驟對每一接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理，使得各接收換能器接收到的聲波信號同相位疊加，得到輸出波形信號，由於輸出波形信號是以接收子陣為接收單元，其聲束主瓣角寬比任一單獨接收換能器接收到的聲波信號的聲束主瓣角寬都要窄，因此，《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》從根本上提高了井下聲學測量的方位解析度。
針對各接收子陣計算其對應的輸出波形信號，按照設定的圓周方向（順時針或者逆時針）循環一周，得到所有接收子陣的輸出波形信號，即完成整個圓周方向的掃描方位接收，形成掃描方位接收陣。
步驟S13，通過對所有接收子陣的輸出波形信號的幅度進行統計，確定所述聲波信號的入射方位。
具體的，對掃描方位接收陣的幅度進行統計，就可以用於判斷出入射聲波的傳播方向。
在一種較佳的實施例中，《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》步驟S12中，對接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理得到輸出波形信號，具體包括如下步驟：
步驟S121，對接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行數字離散處理，得到離散波形數據。
具體的，該步驟是對各陣元接收的聲波信號進行數字離散處理，得到離散波形數據。對聲波信號進行數字離散處理為該領域的常用技術，此處不再贅述。
步驟S122，利用如下公式計算該接收子陣的輸出波形信號：
公式1中，WFe（j×dt）為接收子陣的輸出波形信號；WFi（j×dt）為序號為i的接收換能器對應的離散波形數據；M為接收子陣包含的接收換能器個數，M為自然數；i為按照順時針或者逆時針方向對接收子陣中各接收換能器進行排序的序號，1≤i≤M，且i為自然數；τi為序號為i的接收換能器對應的相位加權參數；
M為奇數時，；
M為偶數時，；
ai為序號為i的接收換能器的幅度加權參數；j為波形數據序號；
dt為聲波信號的時間採樣間隔。
具體的，該步驟是以接收子陣中間位置上的陣元接收到聲波信號的時刻作為計時參考點，對該接收子陣中其餘陣元接收的聲波信號進行相位調整，使該接收子陣中的所有陣元接收的聲波信號都處於相同相位上，然後進行同相位疊加處理。
根據上述公式1，當接收子陣中包含的陣元數目M為奇數時，其中間位置上的陣元只有一個，以該陣元接收到聲波信號的時刻為計時參考點，則有。
類似的，當接收子陣中包含的陣元數目M為偶數時，其中間位置上的陣元有兩個，以這兩個陣元接收到聲波信號的時刻為計時參考點，則有。
當接收子陣中各陣元的相位加權參數相對於該接收子陣中間位置上的陣元是對稱的情況時，《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》可實現對來自該中間位置接收換能器的法線方向的入射聲波信號進行優勢接收。在這種情況下，若M為奇數，則有:
若M為偶數，則有:
在一種較佳的實施例中，《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》中，相位加權參數可根據相控圓弧陣的圓周半徑及其所包括的接收換能器數目確定。
具體的，以接收子陣中間位置的陣元接收到聲波信號的時刻作為計時參考點時，相位加權參數τi反映了各陣元接收到聲波信號的時間之差，當相控圓弧陣的陣元個數固定時，圓周半徑越大，各陣元接收到同一聲波信號的時間差就越大，相鄰陣元的相位加權參數之間的差異也越大，反之，當相控圓弧陣的圓周半徑越小，各陣元接收同一聲波信號的時間差就越小，相鄰陣元的相位加權參數之間的差異也越小；當相控圓弧陣的圓周半徑固定時，相控圓弧陣所包括的接收換能器數目越多，各陣元接收同一聲波信號的時間差就越小，相鄰陣元的相位加權參數之間的差異也越小，反之，當相控圓弧陣所包括的接收換能器數目越少，各陣元接收同一聲波信號的時間差就越大，相鄰陣元的相位加權參數之間的差異也越大。
在一種較佳的實施例中，《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》中，相控圓弧陣所包含的接收換能器數目N滿足如下關係：；
相控圓弧陣所包含的接收子陣數目S滿足如下關係：；
接收子陣所包含的接收換能器數目M滿足如下關係：。
在一種較佳的實施例中，《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》提供的聲波測井方位接收方法所套用的聲波頻率範圍是6～20千赫茲。
《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》提供的聲波測井方位接收方法利用了接收子陣的輸出波形信號來確定聲波信號的入射方位，由於接收子陣的輸出波形信號比任意單個接收換能器所接收聲波信號的聲束主瓣角寬都窄，因此，相比於2013年8月前已有技術，該發明提供的聲波測井方位接收方法能夠從根本上提高井下聲學測量的方位解析度和信噪比，並可以確定聲波的入射方位。相對於八單元獨立接收單元方案（比如斯倫貝謝的Sonic Scanner儀器），該發明具有更高的方位解析度和接收靈敏度。
此外，《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》既可以套用於電纜聲波測井，也可以套用於隨鑽聲波測井。
在聲波測井領域，除可以單獨套用該發明提供的基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法之外，還可以與已有的基於圓弧陣的方位發射技術結合起來套用，實現既可以向任意方向聚焦式地輻射聲波能量，也可以聚焦式地接收來自任意方向的聲波能量，從而實現全方位的三維聲波測井技術，更有效地對非均質複雜油氣藏進行探測。
相應的，《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》還提供一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收裝置，以實現該發明所提供的基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法，如圖2所示，該聲波測井方位接收裝置包括：
相控圓弧陣21，由按圓周均勻排列且相互之間聲電隔離的多個接收換能器組成；所述相控圓弧陣包括多個接收子陣，所述接收子陣由所述相控圓弧陣中的多個相鄰接收換能器組成；所述相控圓弧陣用於通過各接收換能器分別接收聲波信號；
輸出波形信號計算模組22，用於按照順時針或者逆時針方向，依次計算各接收子陣的輸出波形信號，其中，所述接收子陣的輸出波形信號為對該接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理得到；
入射方位確定模組23，用於通過對所有接收子陣的輸出波形信號的幅度進行統計，確定所述聲波信號的入射方位。
在一種較佳的實施例中，所述輸出波形信號計算模組22對所述接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理得到輸出波形信號時，具體用於：
對所述接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行數字離散處理，得到離散波形數據；
利用如下公式計算該接收子陣的輸出波形信號：
其中，WFe（j×dt）為接收子陣的輸出波形信號；WFi（j×dt）為序號為i的接收換能器對應的離散波形數據；M為接收子陣包含的接收換能器個數，M為自然數；i為按照順時針或者逆時針方向對接收子陣中各接收換能器進行排序的序號，1≤i≤M，且i為自然數；τi為序號為i的接收換能器對應的相位加權參數；
M為奇數時，；
M為偶數時，；
ai為序號為i的接收換能器的幅度加權參數；j為波形數據序號；dt為聲波信號的時間採樣間隔。
在一種較佳的實施例中，所述相位加權參數根據所述相控圓弧陣的圓周半徑及其所包括的接收換能器數目確定。
在一種較佳的實施例中，所述相控圓弧陣21所包含的接收換能器數目為N，N為自然數，且；
所述相控圓弧陣21所包含的接收子陣數目為S，S為自然數，且；
所述接收子陣所包含的接收換能器數目為M，M為自然數，且。
在一種較佳的實施例中，《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》提供的聲波測井方位接收裝置套用的聲波頻率範圍是6～20千赫茲。
《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》提供的聲波測井方位接收裝置中各模組分別用於實現前述聲波測井方位接收方法的各步驟，由於在方法實施例中已經對各步驟進行了詳細說明，在此不再贅述。
實施案例
實施例一
該實施例以一具體的聲波測井方位接收實施例對該發明提供的基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置進行說明。
如圖3所示，該實施例中，相控圓弧陣由8個接收換能器（即8個陣元）按照圓周均勻排列組成，各陣元之間聲電隔離，按照順時針方向對這8個陣元進行編號，分別為：Q1～Q8，該相控圓弧陣包括8個接收子陣，每一接收子陣由相鄰的三個陣元組成，例如，編號為Q1、Q2、Q3的陣元組成一個接收子陣，編號為Q2、Q3、Q4的陣元組成一個接收子陣，編號為Q3、Q4、Q5的陣元組成一個接收子陣等等，依次類推。
根據前述說明可知，該實施例中，相控圓弧陣包含的陣元數目N=8，接收子陣數目S=8，每一接收子陣包含的陣元數目M=3。
該實施例進行聲波測井方位接收的具體過程如下：
步驟A1，相控圓弧陣中的8個陣元分別接收聲波信號。
步驟A2，對這8個陣元所接收的聲波信號進行數字離散處理，得到相應的離散波形數據。
步驟A3，按照順時針或者逆時針方向，依次計算各接收子陣的輸出波形信號；其中，每一接收子陣的輸出波形信號為對該接收子陣中各接收換能器接收的聲波信號進行相控疊加處理得到。
下面以編號Q2、Q3、Q4的陣元所組成的接收子陣為例，對計算輸出波形信號的過程進行具體說明：
對該接收子陣中的三個陣元按照順時針方向重新排序（在接收子陣內部排序），編號Q2、Q3、Q4的陣元對應的序號分別為1、2、3（以下簡稱1號陣元、2號陣元、3號陣元）；該接收子陣中間位置的陣元為2號陣元。
假設聲波信號沿圖3中的箭頭方向入射到該接收子陣，以2號陣元接收到該聲波信號的時刻為計時參考點，1號陣元、2號陣元、3號陣元對應的相位加權參數分別為τ1、τ2、τ3，且τ2=0。
為了在入射波的傳播方向上形成波束，需將1號陣元和3號陣元對應的離散波形數據分別在時間上向前移動τ1和τ3，然後將這三個陣元對應的離散波形數據進行同相位疊加；設一般情況下，1號陣元、2號陣元、3號陣元對應的離散波形數據分別為：
、
、
；則該接收子陣的輸出波形信號為：
公式2中，WFe（j×dt）為輸出波形信號；j為波形數據序號，dt為聲波信號的採樣時間間隔，a1、a2和a3分別是1號陣元、2號陣元和3號陣元的幅度加權參數，並且a1、a2和a3滿足如下關係：a1+a2+a3=1。
公式2中，當τ1=τ3時，可以對2號換能器法線方向的聲波信號進行優勢接收，即聲波信號的入射方向垂直於2號換能器。
圖3所示的相控圓弧陣中其餘各接收子陣的輸出波形信號的計算過程與以上過程類似，在此不再贅述。
步驟A4，通過對圖3所示的相控圓弧陣中所有子陣的輸出波形信號的幅度進行統計，確定出聲波信號的入射方位。
《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》是利用接收子陣的輸出波形信號來確定聲波信號的入射方位，由於接收子陣的輸出波形信號比傳統的單極子換能器或圓弧陣中的任意單個接收換能器所接收聲波信號的聲束主瓣角寬都窄，因此，相比於2013年8月前已有技術，該發明能夠從根本上提高井下聲學測量的方位解析度和信噪比，並可以確定聲波的入射方位。
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種基於相控圓弧陣的聲波測井方位接收方法及裝置》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
