油气井出砂是石油开采过程中常遇的难题之一,过量出砂会造成管道损坏,影响油田的开采效率。出砂监测利用传感器将砂粒撞击管壁产生的振动信号转化为电信号,根据振动信号的强弱来判断出砂量的多少,然而管道的振动会严重影响出砂监测的准确性。针对这一问题,本文主要对引起管道振动的干扰源进行分析,研究了基于超声阵列的出砂监测干扰抑制方法。本文首先分析了出砂现象的产生以及信号特征,为减小管道振动对出砂监测的影响,对井场周围引起管道振动的主要干扰源进行了分析。根据干扰信号的特征及传播途径,通过采用超声阵列出砂监测方法以增强出砂信号的识别能力,实现出砂信号的多参数估计。并根据振动信号的特征及管道的尺寸,确立了由8阵元组成的一维线性超声阵列结构,建立了阵列信号的接收模型。在此基础上,研制了出砂在线监测多通道数据采集系统。该系统基于FPGA采用2+1的3核心架构,具体功能如下:2片FPGA控制4片AD实现8通道数据的高速同步采集、缓存和逻辑控制等功能,另一片FPGA采用UDP协议,将8通道的数据通过千兆网口有序的传输到上位机进行显示和处理。此外,根据传感器的安装位置及振动干扰信号的传播方向,提出了基于近场模型的自适应旁瓣相消干扰抑制方法,从空域角度利用各阵元接收信号之间的延迟差,使出砂信号来波方向的输出功率最大,干扰方向形成阻态,从而实现干扰抑制。最后,以超声阵列出砂监测系统为基础,搭建了室内出砂实验平台,开展了大量的出砂模拟实验,并通过对比干扰抑制前后的出砂量,验证了自适应旁瓣相消干扰抑制算法的有效性。实验结果表明,本文提出的方法可以有效改善了出砂监测系统的抗干扰能力,提高出砂监测精度。