固井水泥胶结质量评价是一项十分重要的石油工程技术,超声波脉冲反射法是一种行之有效的评价方法之一。现在的超声波脉冲反射法评价固井水泥胶结质量一般采用超声波垂直入射于套管内壁表面的方案。Schlumberger公司于2005年底推出了一种全新的、采用超声波斜入射于套管内壁表面方案的固井质量评价测井仪Isolation Scanner,声称能够对第一和第二界面进行评价,并能对套管厚度、水泥环厚度等进行测量。本文以Isolation Scanner的工作方式为背景,模拟研究了超声脉冲波自流体中斜入射于套管内壁界面时的各种反射波波型的声学特征与水泥环性质之间的关系。采用二维有限差分方法建立了超声脉冲波自流体中斜入射于套管内壁界面时声波传播的数值计算模型,针对不同界面的不同胶结状况、不同水泥环声阻抗等因素,计算得到了超声波响应波形并进行了处理和分析,并将计算结果与超声波垂直入射于套管内壁面的情景进行了对比。研究结果表明,无论超声波垂直还是斜入射于套管内壁,通过反射波信息的处理可以评价套管厚度、第一界面和第二界面的水泥胶结质量。在超声脉冲波自流体中斜入射于套管内壁条件下,通过反射波波列的分析来评价水泥环的厚度仍然是十分困难的。本文结论对于超声波评价水泥胶结固井质量有一定的参考价值。