防砂筛管是砂砾储层原油生产的重要技术措施，因井下冲蚀、环境腐蚀或注汽不均匀等因素导致筛管破损防砂失效的事故时有发生。研究防砂筛管的超声检测成像方法，对准确定位防砂筛管破损位置，及时采取有效补救措施，提高疏松砂岩油藏开发质量具有重要意义。　　精密微孔防砂筛管由基板及其外部周期带有微孔结构的冲孔板等多层钢材结构组成，各层之间充满液体，检测时声波只能从筛管内部基板一侧入射。由于基板层、冲孔板等特性阻抗与水层特性阻抗之间存在较大的差异，在每一个钢/水界面都会形成强烈的声波反射，使得检测信号特征复杂，冲孔板微孔结构特征识别困难。为了提高检测分辨率，提高防砂筛管整体缺陷判别与定位能力，本文开展了多层介质的合成孔径聚焦成像以及超声三维成像研究。　　首先，本文利用PZFlex有限元仿真软件分析了声波在防砂筛管多层结构中的传播特性，基于防砂筛管不同类型缺陷的反射声波特征，提出了多闸门数据融合处理方法，实现了防砂筛管冲孔板破损、基板减薄、基板破损等缺陷类别判定，并提取了防砂筛管外层轮廓数据。　　其次，针对基板外冲孔板检测分辨率低的问题，本文研究了基于射线跟踪的多层介质合成孔径聚焦算法，通过仿真验证了该算法在多层介质聚焦成像中的正确性和可行性，并将该算法应用到防砂筛管的超声检测实验中，提高了防砂筛管超声成像的分辨率。针对防砂筛管实际检测中的问题，进一步修正了多层介质的合成孔径算法，成像分辨率得以进一步提高。　　最后，进行了防砂筛管的超声检测三维成像研究。根据防砂筛管的结构特点以及超声成像需求，采用了面绘制算法中的轮廓线提取算法，使用多闸门数据融合技术提取防砂筛管各层的轮廓信息，并通过OpenGL编程实现防砂筛管超声三维成像算法。　　本文研究对多层介质的合成孔径聚焦成像以及进一步实现井下防砂筛管的超声检测三维成像具有重要的参考价值。