随着油田开发技术的发展,分层注水技术因其可以恢复油井压力、提高油田采收率而广泛应用于各大油田。而对注水量的精确计量可以有效提高分层注水的效率,但井下温度及压力等环境因素会对注水量的测量产生影响。因此在分层注水的过程中,补偿环境因素对测量结果的影响以及提高对注水量的测量精度尤为重要。本文的研究工作主要包括以下几方面:传统频差测量法将超声波在流体内传播的声速作为常量看待,忽略了因环境因素而造成的流量测量误差。针对上述缺陷,将超声波声速作为变量看待,分析了各类环境因素对声速的影响及其对超声波回波信号及注水量测量结果的影响。通过MATLAB对典型数据进行了曲面拟合,建立了超声波频差法注水量误差补偿数学模型。基于频差法提出了一种考虑地层温度和井下压力综合影响的注水量误差校正方法。误差分析表明,拟合曲面与数据高度相关,整体趋势一致,拟合效果良好。针对超声波回波信号的处理方法,本文对比了Zoomfft算法及CZT算法等。从计算量及精度方面进行了比较,最终采用了Zoomfft算法并应用于实际信号处理中。设计了一套基于频差法的注水量测量系统,硬件系统包括发射信号产生及放大电路、回波信号处理电路等,软件系统包括信号发射模块、AD采集模块、信号处理模块等。最后,在不同温度和压力下对注水量测量系统进行了试验。试验结果表明本系统稳定性较好,能够对注水量进行有效测量。分析对比使用数学模型进行补偿前后的结果,在满足注水量测量的基础上,使用本文提出的数学模型对结果进行补偿可以有效减弱环境因素对测量结果的影响,有效提高了系统测量精度。