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随着对技术采油的重视，如今超声波技术已经涉及到采油工艺和油田开发中。超声波作用于近井解堵的机理不同于常规采油技术，超声波作用油层具有安全稳定、设备易于搭建、工艺流程简单、成本低、见效快、对油水井、油层无污染无结构破坏等优点。石油开采领域里圆柱型超声换能器占据设备的很大比重，主要原因是圆柱型换能器功率容量大、辐射能力强，不需考虑超声波传播的指向性，研制的主要目标就是根据超声波能量公式提高声波能量。如此多的优点使之成为油田三次采油和生物柴油制备的主力设备，在大功率超声清洗、声波测井领域也有很明显的作用。本文在换能器以及压电陶瓷的理论基础上，对换能器进行试验测试，并根据结果提出优化方向，用有限元软件对模型进行构建和计算，最终达到结构优化的目的。(1)对超声波油井增产机理进行分析，给出孔隙介质中颗粒堵塞模型。之后对超声波换能器进行介绍，说明声波增油的可行性。简要介绍超声波增油技术发展历程和现状及换能器设备的生产研发情况。(2)分析换能器工作的核心特性，即压电陶瓷振子的压电效应和逆压电效应。介绍压电陶瓷材料的基本参数及设备组装时采取不同的夹持条件和电学边界条件对压电方程的影响。换能器压电陶瓷振动产生超声波，振动的能量大小可以通过声强和声压来衡量，简单介绍了两者的定义和不同之处。在对陶瓷振子进行振动分析之前引用贝塞尔函数，给出了求解陶瓷环谐振频率的一种方法。(3)对换能器进行整体的试验分析。测量换能器的主要工具为信号采集分析仪以及所配套的Coinv DASP-V10分析软件。信号采集分析仪连接着贴在换能器筒壁上的加速度传感器，用该设备的信号采集功能收集振动信息。在非工作状态下我们选择用LC系列力锤敲击产生激励，而在工作频率状态下我们直接用仪器收集振动信息。我们通过这两种状态下的试验得出静态下换能器的谐振频率和最优的工作频率，然后我们将谐振频率调整到最优工作频率附近作为优化的目标。(4)我们用Patran和Nastran软件对换能器进行结构建模、网格划分之后再进行模态分析和频响分析。模拟部分的目的在于将模拟的频响曲线同试验得到的曲线进行对比，发现结果差异不大则可以说明有限元建模的方法是可取的。之后改变换能器的结构尺寸，得出各尺寸影响谐振频率的曲线，给出最优尺寸，完成优化目的。