目前,基于出砂信号采集和分析的出砂量实时监测技术,是获取油井出砂信息的主要手段之一。出砂监测过程中砂砾撞击管壁振动信号特征的提取和出砂量计算模型的建立,对于指导并优选防砂方法、为出砂生产提供技术参考、制定合理的开采方案、优化油井产能、延长油气田经济开发周期具有重要意义。本文调研了国内外出砂监测方法和设备的研究现状,总结了出砂监测信号特征提取方法和固相质量流量的计算模型。从工程实际出发,改进室内模拟出砂监测平台;基于赫兹理论对颗粒与平板的撞击接触过程进行分析;利用Comsol软件,研究流体粘度对颗粒撞击接触应力传递的影响;设计了砂砾冲击平板实验,得到了不同目数、不同冲击高度、不同混合比例目数的砂砾冲击平板振动信号,并利用时-频分析方法,对砂砾冲击信号的主频规律和影响因素进行分析;基于液固能量差分法,建立出砂量计算模型,并设计不同工况下的室内实验,对模型进行验证。改进后的液固两相流模拟监测实验平台,有效地减小了系统机械噪声信号,解决了循环流体温度恒定需求;结合颗粒撞击接触平板的振动主频计算公式和砂砾冲击平板振动信号实验分析得到:砂砾特征信号的主频与砂砾目数成正比关系,砂砾冲击接触管壁的初速度对砂砾特征信号的主频影响较小;通过流固物理场耦合,得到1-246m Pa·s范围内液膜粘度对颗粒接触应力传递的影响规律。利用振动信号能量计算公式,得到纯流体冲击振动能量与流速的关系表达式,以及单位质量流量下不同目数砂砾冲击振动能量与冲击速度的关系表达式。利用液固能量差分法,降低背景流体噪声的干扰,得到清水和油流下的出砂量计算模型。通过室内实验验证得出:不同流速的清水条件下出砂量平均误差为6.15%;不同目数砂砾在清水条件下出砂量平均误差为10.15%;不同粘度的油流条件下出砂量平均误差为10.56%,模型计算结果与实验结果有较好的符合率,对出砂监测方法完善具有较大的参考价值。