砾石充填防砂是开发疏松砂岩油藏的重要工艺,认清高压挤压后地层的形态特征,明确地层砂在砾石充填层中运移、堵塞对砾石层孔隙度、渗透率和射孔附加压差等参数的影响,对于预测砾石充填的防砂效果及优化直井砾石充填完井设计具有重要意义。本文运用数量级分析法确定了携砂液分散相所受各个力的相对大小,去除传统固液两相流公式中的可忽略项,运用多相流体动力学理论对公式进行简化,形成了分析携砂液流动特性的计算方法。结合受力分析与壁面效应,对携砂液在射孔中的流动进行计算,直观描述了携砂液物性参数对射孔孔道中砂堤分布形态和出口端压力的影响;综合考虑渗流场、岩体变形场及流固耦合作用,结合射孔出口端压力边界条件,建立了多物理场三维有限元模型,模拟了疏松砂岩油藏的砾石充填层形态,研究了地应力、地层孔渗、射孔方式等因素对砾石层分布形态的影响;建设了一套研究砾石层中地层砂运移的实验装置,评价了地层砂流经砾石层后对其孔渗产生的损伤,并以此为基础,提出了砾石层物性参数动态模型;建立了包含渗流场、多孔介质变形场、参数动态模型的砾石充填防砂效果评价模型,应用COMSOL软件后处理功能直观得到附加压差变化规律,对砾石层防砂效果进行评价。本文的研究结果表明,射孔中的砂堤分布形态及出口压力大小主要受携砂液流速、粘度与砾石密度、粒径等参数的影响。高压流体在地层中形成的挤压带受到地层物性参数和射孔方式的影响:当地层最大最小主应力相等时,砾石挤压带均匀扩张呈现圆形,当施加非均匀应力时,砾石挤压带形状为椭圆形,且沿最小主应力方向挤压程度较大;塑性挤压区域的面积随着射孔的方位角、密度、深度增加而增大,随着射孔相位角增大而减小。流体粘度、流量、围压对砾石层渗透率影响依次降低;射孔附加压差随着生产的进行逐渐增大。