油气资源的采集过程中油气井出砂是普遍存在的现象,出砂会对整个油气资源采集工程带来危害,但是现有的出砂监测仪器大多功能单一,缺乏对油气井出砂情况的直观显示。针对该问题,本文研究了油气井出砂在线监测超声阵列成像方法。本文提出的出砂监测方法以阵列式传感器拾取的砂粒撞击油井管壁的出砂信号为基础进行成像处理。相控阵出砂监测的过程中砂粒撞击产生的声波到达阵列传感器中各阵元的距离不同,所以相控阵中不同阵元采集的超声信号会存在相位差。以各阵元采集信号的相位差为基础将各阵元的输出加权求和,在一时间内将阵列波束“导向”到一个方向上,对期望信号得到最大输出功率的导向位置即是波达方向估计值,也即砂粒撞击位置。针对上述方法本文首先对组成面阵的线列阵性能进行了研究,通过Matlab仿真确定了线列阵的性能参数。其次,提出了两种适用于出砂监测的面阵模型,通过Comsol仿真软件建立了相应的仿真模型,对两种面阵模型进行研究和模拟分析。然后,根据本文提出的出砂监测方法设计并制作了相应的信号采集和处理系统,针对性研究了采集系统的延迟时间,确定设计的采集系统基本满足监测方法的要求。最后,在室内搭建了油气井出砂模拟实验平台,采用砂砾撞击钢板的方式模拟实际出砂情况。实验结果表明,所设计的油气井出砂在线监测超声阵列成像方法,能够实现砂粒撞击点的成像,实现了基于砂粒撞击位置变化的出砂量自适应计算,可有效提高出砂监测的精度。