随着石油工业的高速发展,应用水平井开采油气田的优越性及显著的经济效益已被世界各国所重视,特别是利用水平井开采海上油田、海油陆采等应用前景更为广阔。对于疏松砂岩油藏,油井出砂非常严重,特别是裸眼水平井出砂更为严重。在国内外各油田生产中均广泛存在着出砂问题,而油井出砂已经成为目前阻碍油井稳定生产的重要因素之一。目前针对油井出砂问题一般采用的工艺方法是砾石充填技术。水平井砾石充填完井方法有长期保持油井高产,井壁稳定以及防止地层出砂的优点,尤其对于疏松易出砂油藏,砾石充填是首选的水平井完井方式。目前水平井砾石充填作业中发生提前堵塞导致充填失败的风险性依然非常高,阻碍了这一最有效的水平井完井方式的大规模的应用。为了解决水平井砾石充填中提前堵塞问题,国内外进行了大量的物理模拟研究和数值模拟研究。由于条件所限,物理模拟结果的实际意义也非常有限。不能指导现场作业。在数值模拟方面,国内外建立了各种模型对水平井砾石充填过程进行了模拟,在砾石充填过程中用到的携砂液均为牛顿流体。目前我国油气田开采进入生产后期,油藏地层压力较小,在砾石充填过程中,携砂液在携带砾石进行充填过程的同时也比较容易进入地层,从而对地层造成污染。通过对水平井砾石充填机理的认识,水平井砾石充填实际上是用具有携砂性能的液体携带砾石在水平井井筒运移的过程。而泡沫流体具有比牛顿流体更好的携带性能,而且具有低滤失性。针对水平井砾石充填作业提前发生堵塞问题和携砂液进入地层问题,在模型上,本文借鉴水平管流的两层模型,用泡沫流体作为携砂液对水平井砾石充填进行数值模拟,以期达到更好的充填效果。文章最后对影响砾石充填效率的因素,如砂浆排量、砾石尺寸、井筒参数等对充填效果进行了敏感性分析。此外,为了便于实际应用,提高工作效率,在上述研究的基础上,利用可视化编程语言Visual Basic编写了水平井泡沫携砾石充填施工参数优化设计软件。该软件可以计算砾石沉降末速,还可以分析砂浆排量、砾石尺寸、井筒参数等因素对充填效果的影响。