近年来,随着石油钻井技术的发展,钻井的深度越来越大,自动化程度越来越高,相应的对套井中原油流量测量仪器的要求也越来越高,传统的测量手段不能跟上钻井技术的发展要求,需要开发精度高,稳定性好,操作简便,成本低廉的测量仪器。超声波流量计在工业测量领域虽然有着广泛的应用,但在石油测井中的使用还不够成熟,其中超声波探头和套管中原油的声学匹配问题,探头在套管中的布放问题,声波的准确发射和接收问题,以及探头测量流量与真实流量之间的误差修正等问题都需要进行研究。超声波流量计根据超声波在流动液体中传播时,会带有流体的流速信息这一原理,再通过简便、可靠的流速计算方法和信号处理方法,把流速信息转换成流量信息,达到对流体流量测量的目的。本文介绍了超声波流量计的测量原理和超声波探头的构造和工作机理,分析了接触式流量测量时,超声波探头的声波发射和接收原理,并对声波的传播声程进行了分析,采用声波传输矩阵方法,计算了单层和多层材料匹配下,超声波探头前端匹配层的材料阻抗和厚度对声匹配的影响,详细计算了匹配效果图,得到多种匹配组合匹配方式,为实际设计超声波探头提供帮助。针对石油套管中原油流速检测的需要,选择斜入射声波流量测量方式,计算了声波在管道中的反射角,以及超声波探头的布放距离和石油流速、声波发射角度之间的变化关系,在实际石油流速可能的范围内,给出了探头的合理布放。以此为依据设计制造了一超声波探头布放装置,在井下进行实际测量,为工程一线服务。超声波流量计与以往传统的流量计相比,具有费用低,精度高,安装测量简便,不影响生产,可实现在线检测等特点,能够很好地满足井下石油流量测量的需要,可以解决目前石油钻井的流量测量的技术难题。