近年来,国内外油田为了降低生产成本、提高油气资源的开采效率,将水平井作为提高油井产能和油田产量的主要方式。对于疏松砂岩油气层,在水平井生产过程中,地层中的砂粒不断运移到井筒中堆积,随着生产时间的增长,逐渐形成砂床,导致油气井产量下降甚至停产,迫使油气井进入修井冲砂作业。目前,油气田主要的冲砂方式为水力冲砂,合理的冲砂临界排量和性能优良的冲砂工具是安全、高效地进行水平井冲砂作业的关键。因此,开展水平井水力冲砂施工参数及工具研究对水平井水力冲砂作业有着重要意义和应用价值。本文在国内外相关研究的基础上,主要开展了以下几个方面的工作：(1)广泛调研国内外水平井水力冲砂技术和工具的研究成果和应用情况,在此基础上,深入分析了水平井水力冲砂存在难以计算合理的临界排量和缺乏性能优良的水力冲砂工具等问题,据此提出本文的研究思路。(2)开展了水平井冲砂液流动摩阻系数的研究。通过分析水平井水力冲砂过程中,影响冲砂液流动摩阻系数的各种因素,整理和归纳了不同流体类型、流变模式和流态下的冲砂液流动摩阻系数计算公式,建立了基于水平井水力冲砂的摩阻系数计算模型,为水平井水力冲砂施工参数计算模型的建立和分析奠定了理论基础。(3)开展了水平井固相运移模型研究。在对水平井固相运移机理进行深入研究的基础上,分析国内外水平井固相运移模型。结合水平井水力冲砂工况,引入流速分布函数,结合水平井固相微观运移模型,建立水平井水力冲砂施工参数计算模型,为水平井水力冲砂提供理论依据。(4)冲砂液黏度是计算水平井水力冲砂临界排量的重要参数之一,而目前在水平井水力冲砂临界排量计算过程中,没有考虑瞬时温度场对冲砂液黏度的影响。针对这个问题,本文通过分析地层与井筒传热的物理过程,建立了地层-井筒瞬时温度场模型并进行求解和验证。在此基础上,分析了基于地层-井筒瞬时温度场影响情况下水平井水力冲砂临界排量变化的规律,从定性和定量两个方面证明了在水平井水力冲砂临界排量计算中考虑地层-井筒瞬时温度场是必要的。(5)本文针对目前油气田开采后期地层压力偏低,冲砂作业容易发生漏失的情况。结合水平井水力冲砂冲砂液流动摩阻系数计算模型,分析压差-漏失量之间的关系。研究漏失对地层-井筒瞬时温度场的影响,找到了基于漏失和瞬时温度场耦合作用下,井底压力、漏失量和井筒温度的变化规律。在此基础上,建立了基于漏失和地层-井筒瞬时温度场耦合作用下水平井水力冲砂临界排量计算模型,编制了相关程序,为低压地层水力冲砂提供了一定的理论依据。(6)针对目前水平井水力冲砂工具不能根据工况的变化,自动调节冲砂液喷射方向的问题,本文设计了一种自调式水平井水力冲砂工具。通过分析水平井水力冲砂机理和特点,设计了满足在不同工艺要求下的高效水平井水力冲砂工具。在此基础上,根据计算流体力学原理,使用Fluent流体仿真软件对工具的喷嘴布局进行了仿真和优化,得出了合理的喷嘴布局方案。总之,通过本文的研究工作,进一步弄清了水平井水力冲砂机理,找到了影响水平井水力冲砂临界排量的因素,设计了一种新型的高效水平井水力冲砂工具,为提高水平井冲砂效率,减少井下事故提供了依据和方法,具有重要的理论意义及实际应用价值。