出砂是油气井开发开采过程中常见的现象。合理范围内的出砂有助于提高油气井产量,但过度出砂会造成诸多问题,影响生产井正常作业。为了解决传统单个传感器及其监测系统在监测性能上的不足,以及优化系统处理结构、提高系统适用性、实现更加高效的监测,本文进行了基于FPGA的相控阵列出砂监测方法与系统的研究,首先进行了相控阵出砂信号的在线监测建模方法和仿真分析,从砂粒撞击信号的近场聚焦理论着手,建立了出砂信号DOA算法的系统结构,进行了波束形成算法的探讨等。另外,为满足对油气井出砂信号的采集需求,针对传统出砂监测系统采集数据量小、分辨率低、结构复杂等问题,进行了基于相控阵列的硬件和软件系统设计。采用FPGA+ARM组合的“漏斗形”设计架构,结合油气井出砂信号采集的指标要求,设计基于AD9650的多通道采集电路,实现对线性阵列分布探头信号的采集。此外,为减少无效通信数据量,准确捕获有效信号区域,同步缓存多通道数据,设计了出砂信号抽取检测模块,提出了多体并行缓存模组解决方案等软件方案。通过仿真测试和搭建实验平台,验证了该系统对油气井出砂信号数据有着高效、快速的采集处理能力,满足了复杂环境下的数据采集要求,结合MVDR算法的处理,能够准确实现波达方向的估计,利用出砂信号与出砂量的关系可进行相关计算,有效提高了油气井出砂监测的实时性和准确性。