对于高渗透、松散胶结的油藏,在实际开采过程中地层普遍发生出砂现象,如果未采取有效防砂措施,油-砂混合流体将会对油井管柱及井口下游设备产生冲蚀磨损,致使油田安全风险升高。因此,防砂成为该类油藏开采必要措施,油田普遍采用机械筛管进行防砂,在机械筛管防砂过程中砂粒进入挡砂介质中发生堆积堵塞,造成局部过流“热点”,使得机械筛管快速产生冲蚀破坏。因此筛管冲蚀是一个动态堵塞-冲蚀过程,目前国内外学者对该问题研究具有一定的局限性。本文通过调研分析确定防砂管柱冲蚀影响因素,采用自研实验装置进行了未堵塞工况下的防砂管柱冲蚀实验,同时运用商业CFD软件对多层筛网挡砂结构进行建模模拟,将模拟结果与实验结果进行对比验证,探究了防砂管柱冲蚀机理及冲蚀规律,结果表明:第一层平纹网冲蚀磨损严重区域发生在正面下纬丝靠近经丝侧,同时上纬丝间经丝表面也发生一定程度的冲蚀磨损;第二层平纹网冲蚀磨损分布主要集中在支撑网网孔所对应正反面区域;支撑网冲蚀磨损区域发生在正面网孔周围,呈现点条状等间隔分布。各层筛网冲蚀率与过流流速呈指数式增长关系,第一层平纹网冲蚀率均低于第二层平纹网冲蚀率;各层筛网冲蚀率与含砂浓度呈线性增长关系;各层平纹网冲蚀率随着砂粒粒径的增大而增加,当粒径大于76μm后增幅降低。依据数值模拟结果拟合建立了未堵塞工况下冲蚀经验模型。基于Fluent冲蚀-动网格耦合方法研究了筛网冲蚀进化,结果表明:随着冲蚀时间增加流体流经多层筛网后的压差逐渐降低,第二层平纹网下纬丝间流场流速逐渐下降;流场整体高流速区域出现在支撑网网孔出口侧,随着冲蚀时间的增加,流速较高区域范围逐渐减小。第一层平纹网比冲蚀率初期变化不大,15h后比冲蚀率逐渐下降并趋于稳定;第二层平纹网比冲蚀率在初期先降低后升高,30h后降低;支撑网比冲蚀率随着冲蚀时间增加呈线性增长。进行了不同恒压和恒流情况下的堵塞冲蚀实验,进一步分析了防砂管柱的堵塞规律和冲蚀机理,结果表明:防砂管柱堵塞过程为前期缓慢积累,后期呈指数式增加,在此程中产生细砂粒过流冲蚀磨损;当堵塞达到一定程度后,产生周期性的堵塞-疏通-堵塞过程,在此过程中压出的砂粒与筛网网孔发生切削磨损。不同恒定压差条件下防砂管柱堵塞平衡流量与生产压差大小无关,平衡压差越大,筛网质量损失越大;恒定流量越大,筛网压差越高,压差增幅越大,筛网的质量损失与流量变化呈现指数关系。建立了防砂管柱堵塞冲蚀模型,通过实验结果对该模型进行修正,最终确立一个具有更好适用性的防砂管柱动态冲蚀模型。