随着石油资源的开采，油水井套管受各种地质因素以及生产的影响，出现了错断情况，如不修复将不能正常生产。受井下环境的影响，目前还没有有效的测量手段测量错断套管位置，因而无法进行后续的套管修复，这给油田生产造成了极大的经济损失。根据套管地下环境情况，本文确定了超声波测量方法。对超声波在地下混合媒质中的传输特性进行研究，分析超声波参数对探测的影响，为后续探测系统的研制奠定基础。本文在综合分析了国内外超声探测技术研究现状的基础上，针对本文研究对象，分析了超声波特性对探测的影响。依据超声波测量距离原理，分析了超声波的开角以及超声波的侧瓣所引起的测量误差。对超声波换能器产生的声场特性进行了研究，主要包括超声波探头的研究，声场结构及超声波指向性的研究，换能器频率响应及测量盲区的研究，确定了超声波探头的结构及频率。依据超声波在理想媒质中的波动方程，推导出超声波在混合媒质中的波动方程。对超声波在混合媒质中传输的衰减特性进行了研究，包括粘滞吸收衰减、热传导吸收衰减、散射衰减，分析了衰减特性对超声波传输距离的影响。对超声波在混合媒质中传输的动态特性进行了研究，得到超声波传输时各种因素对其的影响程度。为了更好的研究超声波在混合媒质中的传输规律，搭建了超声波在混合媒质中传输的地面模拟实验装置，并设计了超声波在混合媒质中传输的实验方案，进行了超声波在单一媒质和混合媒质中的传输实验。通过对实验数据的分析验证了理论推导的正确性。