砂岩油藏在我国油藏分布中较为广泛,出砂一直是油藏开采过程中急需解决的技术难题。近年来油藏开采的实践表明,适度出砂可以疏通地层,优化地层孔隙结构,提高地层渗透性能,有利于油气增产;大量出砂则导致地层中砂粒堆积,造成油层堵塞、井筒砂堵停产和设备磨损。因此,探讨砂岩油藏的出砂机理并进行合理的防砂可为提高油气产量和节约开采成本提供技术支持。本文将基于细观损伤理论,采用理论研究与数字模拟相结合的方法,以砂岩油藏开采过程中骨架细观损伤直至出砂的动态过程为主要的研究内容,借助CT扫描技术和数字图像处理技术,从细观角度研究了砂岩在开采动力作用下细观结构损伤、起裂、拓展直至破坏出砂的动态演化过程。主要研究内容如下:(1)选取典型的岩心,采用CT扫描技术获取岩心的CT图像,基于MATLAB图像处理工具箱对岩心空隙结构图像二值化,获得岩心细观结构特征;并利用统计学方法结合CT实验获得的砂岩细观结构相关统计参数分布规律,建立砂岩的统计模型。(2)采用CT处理获得的岩心细观特征参数(孔隙等效半径、孔隙间距、孔隙方向角),引入损伤变量,建立砂岩细观损伤本构模型并推导损伤演化方程,基于有限元软件ABAQUS上提供的UMAT子程序接口二次开发实现了所建立的砂岩细观损伤本构模型。(3)基于编写的砂岩统计损伤本构模型,通过对单元的单轴压缩、单轴拉伸和纯剪切试验的数值模拟分析,验证了所建立的损伤本构模型的可行性,检验了所开发子程序的计算精度。(4)基于所开发的子程序,在有限元软件ABAQUS上对砂岩出砂进行数值模拟,研究砂岩在荷载的作用下,细观结构砂粒起裂、拓展到破坏,直至砂粒从母体剥离从而导致出砂的细观动态演化过程,探讨了砂岩出砂的一般规律,分析了砂岩出砂的细观损伤机理。