随着石油的大量开采,我国的石油储量逐年降低,石油的开采难度增加,采油井的深度不断增加。压裂是目前深井采油,提高采油量的有效措施之一。压裂液的质量,压裂液的成分配比等直接决定了整个压裂过程的成败。压裂砂是压裂液的重要成分,起着支撑压裂裂缝的作用。螺旋输砂器是混砂车的重要部件,在压裂液的混合过程中提供压裂砂。螺旋输砂器在设计的过程中应当在保证混合液的配比质量的基础上,最大限度提高输砂器的输送效率。因此,必须分析输砂器的各个结构参数对输送效率的影响规律,并能够准确计算输砂器的出口质量流率。本文以螺旋输砂器为研究对象,应用散体力学、连续介质力学、颗粒群滑移理论对输砂器的理论进行了研究;应用离散元对输砂器的具体输送过程进行了仿真;应用试验对理论模型进行了验证。本文得到的输砂器出口质量流率、功率消耗的理论计算公式能够为后期输砂器智能控制,高效率输送的改进提供参考。具体的研究过程及研究成果如下:(1)应用散体力学建立了颗粒群的力学模型,得出了轨迹角随螺旋输砂器转速、倾角螺距直径比的变化规律。通过颗粒群理论、连续介质力学理论得到了颗粒堆的自由表面方程和应力分布。建立了输砂器出口质量流率、功率消耗随倾角、螺距、转速等参数的理论计算模型,为输砂器的主要参数设计提供了有效的理论支撑。(2)应用颗粒的堆积角试验与离散元软件EDEM拟合的方法对压裂砂的滚动摩擦系数进行了标定。研究了输砂器稳定输送时颗粒的运动路径,颗粒的大小分布,颗粒的速度分布。分析了输砂器的出口质量流率、螺旋轴的扭矩随倾角、螺距、转速的那个参数的影响规律。并研究了颗粒在输送过程中的碰撞,得出了颗粒的碰撞能量谱。(3)建立了螺旋输砂器的缩比模型,通过缩比的试验台架研究了输砂器出口质量流率随倾角、转速和螺距直径比的变化规律。并将质量流率的试验值与理论所求得的值进行了对比,证明试验可以有效的验证理论。实验证明输砂器倾角为40°、50°,螺距直径比为6/8,输砂器出口质量流率最大;倾角为45°、55°,螺距直径比为5/8,输砂器出口质量流率最大。