超声井壁成像检测技术是一种常用的油井井壁检测技术，通过利用井壁反射回波信息，识别多种类型的缺陷，以图像的形式清晰直观地显示井壁的状况和特性。超声相控阵能够通过控制各阵元的延时发射和接收，方便灵活地控制声束在井孔中聚焦和旋转，根据井径的变化调整焦点位置，避免探头旋转，增加了系统的稳定性，成为近年来超声井壁成像检测领域中的一个研究热点。　　本研究主要内容包括：⑴进行超声相控阵井壁成像检测电子系统设计，该系统由发射接收模块和控制采集模块组成。在发射接收模块的设计中，针对超声相控阵通道众多、布线复杂、井下高温高压环境和泥浆衰减等问题，发射电路部分采用脉冲发生器取代传统的电容充放电式电路以提高板卡集成度;接收电路部分采用低噪声的可控增益放大器和低通滤波器的组合以提高回波接收的信噪比。在控制采集模块的设计中，采用基于FPGA+DSP架构的电路系统设计方案，利用FPGA强大的并行处理能力，将复杂的相控发射控制和回波信号处理算法集成于井下，减少了与地面系统之间的通信压力，实现实时高效的井壁成像显示。⑵对井下超声相控阵换能器进行了设计，采用柱面超声相控阵换能器探头进行井壁成像，重点研究了柱面超声相控阵探头阵元总数、动态阵元数、阵元宽度和阵元高度等对相控阵辐射声场的影响，选择适用于井壁成像的柱面相控阵换能器参数。研究井下泥浆对声传播的衰减因素对相控阵辐射声场及换能器参数设计的影响，理论仿真和分析结果表明，泥浆对超声波的衰减特性会使得柱面相控阵换能器聚焦声场的声能量向更靠近换能器的方向移动，减小声聚焦焦点的纵向宽度，同时弱化阵列参数对焦点形状的影响。在此基础上，设计并制作了适用于井壁成像检测的柱面超声相控阵探头，为超声相控阵井壁成像检测系统的换能器设计提供理论及应用依据。⑶对超声相控阵井壁成像回波信号的获取及合成孔径聚焦成像等方法开展了研究。首先，为克服井下恶劣环境造成的超声相控阵回波信号信噪比低、成像效果差的问题，提出基于复小波变换的井壁回波信号包络提取方法，以获得比传统希尔伯特变换方法更为平滑和稳定的信号包络波形，使得井壁回波幅度的提取更为准确。理论分析及井壁成像检测实验结果表明，采用这种方法能够提高井壁成像检测系统的信噪比，增强井壁回波幅度成像图的对比度，获得较高的缺陷检出率。其次，为降低井下相控阵系统的复杂性，将合成孔径聚焦算法应用于柱面阵列的成像检测中。通过本问所设计的井壁成像检测系统采集原始回波数据，利用合成孔径聚焦算法对获得的回波数据进行处理，证明了将合成孔径算法应用于柱面阵列进行成像检测的可行性。