倪卫宁，朱祖扬，张　卫，李三国，李　胜

(1．中国石化石油工程技术研究院，北京　100101；2．中海油田服务股份有限公司油技事业部，天津　300451)

0　引言

井径测量在油田勘探开发中是必测项目之一，利用井径曲线可以判断地层渗透性、井身质量，同时可以估算固井用的水泥量等。非接触式的超声波测距方式，由于其定向发射、指向性好，再结合微电子技术实现的距离测量系统具有息处理简单、速度快的优点，成为了随钻测井中井径测量的首选[1-2]。而井径测量的特殊性又提出了与传统超声波测距不同的性能要求。井眼大小一般在200～500 mm，而且考虑到超声波换能器安装在柱状仪器外表面，实际测距范围一般在30～200 mm，精度要求到mm级，且仪器大多由电池供电。因此，对超声波测距系统的要求是低盲区、低功耗、高精度、小尺寸。

1　超声测距原理

超声波换能器发射面浸入介质A当中(例如：空气、水)，驱动电路驱动超声波换能器向介质A发射超声波，当遇到与介质A物理特性差异明显的另一种介质B(例如：金属、罐壁、井壁)将产生较强的反射波，该反射波传回到超声波换能器，驱动换能器产生谐振并输出电能信号，该电能信号通过放大和比较处理被测距电路捕获。通过计量从驱动超声波到捕获反射波信号的时间Δt，可以计算出超声波换能器表面到两种介质界面的距离S：

S=v·Δt/2

(1)

式中v为超声波在介质A中的传播速度。

2　超声波收发电路设计

整个测量过程，由于吸收衰减和扩散损失，超声波能量随目标距离变化。……