常规声波测井技术主要利用沿井壁传播的临界折射波以及导波信息，其探测范围通常限制在井壁附近几十厘米的侵入带内，无法感知井旁深部的地质结构，更无法得到准确的原状地层弹性参数信息。全波列中的后续波形是由井孔辐射出去并从地质结构边界反射的回波信号，尽管幅度小，但包含的散射以及反射能量恰恰携带了井旁几米至数十米范围内的地质构造信息。本研究利用全波形反演（Full Waveform Inversion, FWI）算法，通过拟合声波测井的全波数据尤其是反射信号，得到高分辨率的井旁径向深部地层速度模型。研究推导了柱坐标系下弹性波方程的伴随波场，利用伴随状态法计算梯度信息；正传波场以及伴随波场的计算基于时间域有限差分算法；针对井孔结构以及导波的存在导致的能量集中问题，采用适当的梯度预处理策略平衡深层能量；针对反演问题易陷入局部极值以及避免周期跳跃的问题，采取分频段的多尺度反演策略；针对大规模参数优化问题，采用拟牛顿法进行模型参数更新，兼顾计算效率与收敛效果。通过上述技术路线，在仿真测试过程中，从低频向高频逐步反演，不断提高分辨率，每一频段范围迭代5-7次，最终平均反演误差不超过5%，具有高质量的成像效果。将FWI应用于声波测井中，定量反演井旁深部原状地层的纵横波速度，有助于识别井旁的复杂地质特征、准确评价岩石性质，在高精度地层评价以及油气勘探中具有广阔的应用前景。

全波形反演,梯度预处理,多尺度