早期的声波测量方法相对简单，只是将地震信号与岩层进行对照拟合。现在，声波测量能揭示许多储层与井眼特性，可以用来推导原始和次生孔隙度、渗透率、岩性、矿物组分、孔隙压力、侵入、各向异性、矿物组份、流体类型、应力大小和方向、裂缝及其方位以及套管－水泥胶结质量等。地层特性通常有很强的方位性，因此，必须进行三维测量才能提供完整的描述。
三维声波，能提供轴向（沿井筒方向）、周向（顺着井周）、径向（垂直于井筒方向）三个方向上的测井数据。井眼周围和较远处的变化取决于许多因素，包括井眼相对于沉积层的角度。水平地层中直井的轴向变化是最典型的，能够指示岩性、流体含量、孔隙度和渗透率的变化。由于应力分布不均匀以及钻井引起的近井力学和化学变化，造成了径向流体和岩石特性的变化。周向变化能表明由于矿物颗粒分层、裂缝排列和应力差引起的各向异性。
三维声波拥有多极子发射和阵列接收声系，能测得更丰富的地层信息及更高的周向和轴向分辨率；并且拥有定向发射接收技术，能获得更精确的地层方位信息；采用较大功率发射换能器及灵敏度更高的信号处理电路，使得径向探测深度得到显著提高，从而能获得更丰富、更深入的原状地层信息。
传统的单极子声波测井技术可以用来评价均匀地层；正交偶极子声波测井技术可以用来评价对称轴沿水平方向的横向各项同性地层。随着勘探开发的不断深入，石油勘探、开采的难度正在加大。这就要求发展在非均质、各向异性、裂缝性等复杂地层井孔条件下，能够提供更精细的、三维空间描述的地层信息的声波测井方法和技术。三维声波能加强现有的多极子声波测井仪器的所有功能，并具有更大的径向探测深度，以及良好的周向方位分辨率。
三维声波仪器，充分利用各类型换能器特征，结合先进的工艺设计和电路技术，能够在以下生产需求下投入应用：（1）提供更精细的地层信息：包括提供更高的周向分辨率，更高的轴向分辨率，更可靠的测井数据。（2）提供探测深度更高的径向地层信息：包括评价井旁有无污染带，评价地层伤害的程度，准确测量原状地层的声波时差，为地层流体测试、压力测试等各种近井壁地层测试技术和井壁取心提供可靠参考依据，为防砂作业提供依据。（3）提供井周不均匀地层的方位评价信息，准确评价井周地层的声学和力学的周向不均匀性，为定向钻井提供依据，为定向射孔提供距离，判断井孔是否穿过界面。（4）提供套管井水泥胶结质量评价和地层评价信息。
虽然国外的三维声波测井技术发展较早，但真正投入生产应用时间还较短，而且应用区域相对狭小，仪器类型相对单一。国内三维声波测井技术起步较晚，但很快得到了测井各界的高度重视，在进行坚持不懈地研发情况下，三维声波测井技术肯定能取得较快的、长远的发展。