适度出砂是一种有选择、有限度的防砂,让油井以尽可能高产而又不会使地层塌陷,不会对生产设施造成过大伤害的生产策略。要实现适度出砂生产,就必须将油井出砂控制在合理范围内,为此需要对油井的出砂状况进行实时监测。通过出砂监测获得出砂量、出砂粒径等砂粒参数,对研究现场出砂监测具有非常重要的意义。本文在调研国内外研究现状的基础上结合实验室现有条件及研究进展,提出一种基于声信号特征分析的出砂监测方法。通过数值模拟及实验验证确定了声传感器的安装位置,然后利用实验室气固两相流及液固两相流出砂监测模拟装置,室内模拟了现场不同工况下的出砂参数,经过分析不同变量下的声信号特征,完成了声传感器室内评价实验。根据声波的反射聚焦原理设计出了抛物面及凹球面两种声传感器的聚焦装置,并验证了所设计的聚焦装置在低频条件下具有良好的放大聚焦作用,4944声传感器的低频放大倍数为3.78倍,4189声传感器的低频放大倍数为3.29倍。为了确定传感器的安装位置,利用COMSOL冲蚀数值模拟并利用气固两相流砂粒冲击实验对模拟结果进行验证,结果均表明影响传感器安装位置的主导因素是颗粒直径,随颗粒直径的减小,管径倍数逐渐增大,最后处于平稳状态,冲蚀模拟的结果稳定在2倍管径处,验证实验的结果稳定在1.5~2倍管径处;流速与含砂量几乎不影响传感器的安装位置;冲蚀模拟结果与验证实验规律一致;从而确定传感器的安装位置在1.5~2倍管径处。对于声信号特征的分析研究分为两部分。第一部分是在气固两相流中,通过改变颗粒直径及流速两个变量,评价了4944及4189两种声传感器都的监测效果,对比了抛物面与凹球面的聚焦效果,优选出监测效果更佳的4944声传感器及凹球面聚焦外壳。第二部分是在液固两相流中评价优选出的声传感器4944的监测效果,采用信号频段特征提取的处理方法,优选出20~25KHz频段用于液固两相流的实验结果处理。通过声信号特征分析得出在单一变量的实验条件下,4944声传感器对砂粒信号具有较强识别能力,随着颗粒直径、含砂量及流速的增大,声信号幅值随之增大,规律明显。为后续研究声测法及现场应用奠定了基础。