现有套管-水泥界面相关检测方法，均以换能器通过井内泥浆将声振动耦合至套管，激发沿套管轴向传播的套管波为核心原理，涵盖CBL/VDL测井、扇区水泥胶结测井及套后扫描成像测井等技术，其中套后扫描成像测井可激发轴向Lamb波，相关理论研究已趋于成熟。但这类超声波检测方法存在应用局限，在储气库与CO₂封存的井筒完整性评价中，面对套管内无液体介质充填的工况完全无法使用，新型固井检测方法的研发已成为行业迫切需求。针对这一问题，本文围绕利用电磁超声技术在套管中激发的周向准弯曲型Lamb波开展研究，建立套管井径向分层计算模型，通过解析法得到该波沿套管周向传播的频散和衰减曲线，将其与轴向弯曲型Lamb波对比后明确二者衰减特性的异同。
图1.套后耦合水泥时弯曲型Lamb波的频散曲线和衰减曲线
图1显示套管耦合轻质水泥时，轴向弯曲型Lamb波的相速度曲线在达到水泥纵波速度处出现断点，与水泥纵波径向波数的取值有关。断点左侧仅泄漏横波，右侧同时泄漏纵波和横波；相应衰减在低频段逐渐增大，高频段趋于平缓。耦合常规水泥时，相速度始终低于水泥纵波速度，仅泄漏横波，频散曲线连续，衰减随频率快速增大。周向准弯曲型Lamb波在两类水泥中的频散曲线均无断点，与模型通过贝塞尔函数阶数表征能量泄漏有关。常规水泥下，周向波衰减随频率迅速增大；轻质水泥下，衰减在100 kHz以上单调增加，且明显高于轴向波。
图2.沿套管轴向和周向传播的 Lamb 波声场快照
电磁超声换能器（EMAT）通过电磁耦合实现超声波的激发与接收。发射时，铜线圈中的交变电流产生交变磁场，在金属套管内壁附近感生涡流。涡流与外加静磁场相互作用，产生周期性变化的洛伦兹力，驱动套管质点振动，从而激发超声波。接收时，超声波引起的套管质点振动在偏置磁场中产生感应电流，其交变磁场进一步在线圈中感生电动势，实现声信号向电信号的转换。利用该原理，可在套管中激发并接收周向传播的准弯曲型Lamb波。阵列接收波形得到的衰减随频率变化趋势与解析计算一致，为理论模型的可靠性提供了实验支持。
研究成果发表在国际重要期刊《地球物理学报》上。论文第一作者为Beat365中文官方网站（华东）博士研究生潘金林，通讯作者为Beat365中文官方网站（华东）陈雪莲副教授，合作者包括Beat365中文官方网站（华东）苏远大教授、唐晓明教授。本项研究得到国家自然科学基金项目（No. 42374156，41774141）和崂山国家实验室项目(No. LSKJ202203400)的资助。
论文信息：潘金林, 陈雪莲, 苏远大, 唐晓明. 2026. 沿套管周向传播的准弯曲型Lamb波频散与衰减特征研究. 地球物理学报, 69(1): 426-436, https://doi.org/10.6038/cjg2025T0122
