疏松砂岩油藏开发过程中,油气出砂是制约开井时率和单井产量、导致频繁作业、引发套损套变的重要危害因素。传统防砂筛管完井周期短,管柱内径尺寸小,影响了油井产能,也增加了后期作业的难度。膨胀筛管是近十年来发展起来的一种新型防砂完井技术。完井后筛管膨胀紧贴套管内壁或井壁,可以实现提高油气井产能、降低套损机率和长效防砂等目的。为了完善膨胀筛管结构设计理论,提高筛管的设计水平和效率,本文针对筛管基管割缝结构开展了优化设计研究:基于弹塑性力学建立了筛管膨胀过程中轴向推力与基管割缝结构的力学模型;采用ABAQUS非线性数值模拟,得出了不同割缝结构基管膨胀时的轴向推力随胀管位移的变化规律,以及膨胀后缝端最大应力沿壁厚的分布规律;应用线性响应面(RSL)优化设计方法,得到基管最佳割缝结构,该结构设计为轴向交错排列布缝方式,缝长L=110mm、缝度w=1mm、缝数n=12。室内试验结果表明:最优结构基管的最大轴向推力为56.44kN,修正后理论计算结果为61.54kN,误差为9.04%,数值模拟结果为51.78kN,误差为8.26%。本文所采用的力学模型和数值模拟方法,可以为筛管结构设计研究提供理论支持。在地面试验的基础上,开展了膨胀筛管技术现场试验:膨胀后的筛管紧贴7英寸套管内壁,胀后内径?138mm,膨胀率56.8%,比传统筛管内径增大30%,与原井绕丝筛管防砂相比,日产液提高50%,防砂有效期延长了3倍,取得良好的防砂效果。