声波测井通过在井孔中发射声波并接收记录地层回波来估计井外地层的性质。通过声波测井可以识别地层岩性,划分油气层,评价地层应力,检测固井质量,估算地层孔隙度等。为石油天然气勘探、油气田开发提供重要数据和资料。　　接收换能器是多极子阵列声波测井仪器的关键部件之一,其性能的优劣直接影响到所接收地层回波的质量和可靠性。多极子阵列声波测井接收换能器的研制涉及材料学、声学、力学、电学等多学科领域,并需要结合井下高温高压的特殊工作环境限制。同时,叠片型接收换能器的结构较复杂,难以直接通过解析求解的方法进行描述,一般采用数值模拟方法进行优化设计。　　本文基于有限元方法数值分析了多极子声波测井仪器常用的叠片型接收换能器的振动模式、谐振频率、阻抗特性和接收特性等声学性能。并研究了各种结构参数调整对换能器接收灵敏度的影响。结果表明:这种换能器工作在长度伸缩模态下,压电片厚度、换能器长度和宽度增加都会使一定范围内的接收灵敏度提高,但由于同时引起谐振峰的前移,导致接收响应起伏变大。　　本文还讨论了四种具有不同电路连入方式和压电片相对方向的换能器的振动和接收特性。发现对于接收换能器来说,最优的选择是两片压电片极化方向相同,并且串联接入电路的方式。串联方式比传统的并联方式接收灵敏度高约6dB。　　常见的多极子接收换能器形状有矩形结构和圆形结构两种。通过建模分析,比较了接收面积相同的两种换能器的接收灵敏度。结果表明,低于5kHz的频段内,两种换能器的接收灵敏度基本相同,而在频率高于5kHz之后,矩形结构换能器的灵敏度明显高于圆形结构换能器。因此,在其他条件相同的情况下,换能器结构应选为矩形而不是圆形。　　以上的研究工作证实了有限元分析方法可以应用于声波测井换能器优化设计领域,为多极子阵列声波测井接收换能器及其他测井设备的进一步改进提供了参考和指导。