井壁超声成像测井通过向井壁发射超声波并对井壁进行扫描，根据回波幅度和传播时间进行成像的一种测井方法，主要用于检测套管的损害状况和套管与水泥环界面胶结情况等。其中，超声换能器作为发射和接收超声波的关键核心部件，其性能优劣也直接影响和制约着井壁超声成像测井技术的发展和应用。　　目前，井壁超声成像测井换能器一般采用高温PZT压电陶瓷作为声源晶片。由于PZT压电陶瓷的机械品质因数Qm高，频率带宽往往较窄;平面机电耦合系数kp较大，而厚度机电耦合系数kt较小，换能器振动模式不纯，信号质量较差;且PZT的密度、声速都较高，声阻抗太大，与负载介质的声匹配较差，其上述缺点是造成目前大部分井壁超声成像测井换能器频带不够宽，灵敏度不够高，信噪比较差的主要原因。　　针对上述不足，本文提出采用耐高温的1-3型压电复合材料进行该种超声换能器的研究。1-3型压电复合材料由一维连通的压电陶瓷和三维连通的聚合物基体复合而成，它具有机械品质因数Qm低，厚度机电耦合系数高（kt＞kp），声阻抗低易与负载介质匹配等优点，是制备宽带窄脉冲、高灵敏度超声换能器的最佳材料。但是传统的该种材料由两相材料复合而成，整体的耐温性受到聚合物及复合工艺的影响，工作温度一般不超过100℃，使其在测井领域的应用受到极大限制。　　本文在国家自然科学基金重点项目(No.11134011)和面上项目(No.41274134)的资助下，针对井壁超声成像测井的应用背景，以研究耐高温的1-3型压电复合材料晶片为核心，以研制耐高温的复合材料超声换能器为目标，通过物理理论、数值仿真、材料工艺及方法试验等系统地研究，确定了一套可行的1-3型压电复合材料晶片及其换能器的制备方案。该经过实验测量，本文研制的1-3型压电复合材料超声换能器，其相对脉冲回波灵敏度可达到-28dB，-6dB相对带宽可达到90％以上，稳定工作的温度达到150℃(150℃时换能器回波灵敏度下降2.4dB)。该压电复合材料换能器具有较好的成像特性和温度稳定性，适于井壁超声成像测井的应用。　　通过本文的研究，在物理理论和数值仿真方面，建立了一套针对压电复合材料晶片的阻抗特性和脉冲响应特性的数值仿真模型，此模型在材料参数可靠的情况下，通过代入不同温度材料参数的方法，可实现对压电复合晶片性能随温度变化情况的可靠预测。在实验研究方面，发现了温度升高导致压电复合材料晶片的谐振频率反弹、回波幅度突降、晶片性能突变的根本原因，也明确出聚合物固化温度为研制耐高温的压电复合材料晶片的关键参数。在材料和工艺试验方面，形成了一套耐高温的1-3型压电复合材料及其换能器的制备方案，根据该方案给出的工艺方法，所制备复合材料晶片及其换能器可耐温150℃，还兼具灵敏度高，频带宽的优势。