固井泥浆流量计是应用在油田固井工程中进行水泥浆、钻井液等流体流量计量的工具,是一种切向式涡轮流量计,水泥浆流量的准确计量对于钻井和固井工程的成功实施以及确保汽油井的寿命和质量都具有重要意义。而切向式涡轮流量计的理论研究相对于传统轴向式流量计并不完善,在实际复杂流体的计量作业中,计量值相对于实际值存在偏差。为了探究固井泥浆流量计的计量特性并提升计量效果,本文从传统轴向式流量计的模型入手,对切向式流量计的数学模型、内部流场特性、结构优化等方向深入研究,为进一步提升油田固井泥浆流量计的计量效果提供理论依据。首先对泥浆流量计的切向式叶轮进行流体冲击状态下的受力分析,确定叶轮转动过程中的驱动力矩以及阻力矩,并根据叶轮运动平衡方程建立仪表系数K的数学模型,通过此模型分析影响仪表系数的因素。为了探究流量计的计量特性,对流量计进行三维建模,通过流体仿真软件模拟叶轮被动旋转过程,从而根据流体和叶轮转速的关系计算得到仿真仪表系数,分析仪表系数特性,将仿真数据和油田实测数据进行对比,验证了仿真模型的准确性。通过建立的流体仿真模型,按照实际工程中流体的物性参数条件,对流量计进行流场特性、叶片受力特性的仿真分析,确定结构优化的叶轮参数。由于固井作业中流体物性参数的复杂性,对工程中流体粘度35至75m Pa·s、密度1000至1870kg/m~3范围内的仪表系数变化特性进行仿真分析,并总结变化规律,为后续研究提供依据。结合仿真分析结果,对叶轮叶片结构的顶端半径、叶片边缘厚度、倾斜角度三个参数进行优化。首先设计三因素四水平仿真试验,通过响应面法对数据进行拟合,探究不同结构参数对目标值的影响规律;提出一种基于自适应差分变异的人群搜索算法,以仪表系数线性度误差最小为优化目标,进行叶片的结构参数寻优。通过仿真计算进行验证,证明结构优化效果显著。