超声波井壁成像测井可以直观地反映井壁的形状及特征,对井眼情况进行全面了解;根据回波幅度可以直观地解释裂缝的形态、孔洞大小等;根据回波到时可以判断仪器是否偏心。本论文通过实验和信号处理相结合的方法开展了超声波井壁成像测井的模拟实验,研究了反射回波到时及幅度与反射体材料等的关系。论文首先进行了超声换能器的声学性能测量,包括阻抗测量、指向性测量。由阻抗测量得到了超声换能器在空气和水两种介质中在所测频率范围内的两个谐振频率。由指向性测量得到该超声换能器的方向性较好,其辐射声场具有轴对称性;在它的主频250kHz处的3dB角宽较小,为10.8°。比较时域指向性曲线和频域指向性曲线发现主频外的其它频率成分会使超声换能器的3dB角宽变大。论文随后研究了一系列信号处理方法,包括能量比法、面积比法等波至点提取方法和峰峰值法、主频幅度法等幅度提取方法,对这些信号处理方法进行编程实现并应用于数值模拟波形和实验测量波形上。比较波至点提取结果发现,能量比法的提取结果更接近波形的实际到时,提取结果最准确;幅度提取方法中,峰峰值法的提取结果更准确,更稳定,效果最好。论文最后进行了超声波井壁成像测井模拟实验,包括超声换能器的脉冲响应测量、反射体为板状物或模拟井眼时的物理模拟实验。实验结果表明,通过脉冲响应测量得到该超声换能器的探测盲区为0.5cm,且认为该超声换能器的探测盲区与反射体的声阻抗没有关系。通过反射体为板状物的物理模拟实验得到超声波垂直入射到反射板时,保持换能器的辐射面与反射板的距离不变,超声回波幅度与反射板的声阻抗成正比;超声换能器在水平面内的旋转角度从-10°变化到0°,再从0°变化到10°时,超声回波到时先减小再增大,在0°时达到最小值;超声回波幅度先增大再减小,在0°时达到最大值;通过模拟井眼中的物理模拟实验得到超声回波幅度与模拟井眼的声阻抗成正比;超声回波到时与模拟井眼的声阻抗无关,几乎相等。