钻井液振动筛作为钻井固控系统的首要设备,对于钻井工程中钻井液的回收利用、生态环境保护和钻井效益等具有极其重要的意义。随着钻井新工艺的出现和钻井技术的提升,传统钻井液振动筛不能满足钻井工程中日益增长的钻井液处理量和钻屑含液减量的需求。因此,国内外研究者致力于新型钻井液振动筛的研究。负压钻井液振动筛是一种在传统振动筛基础上新增负压系统的新型振动筛,其依靠负压系统在筛网下方形成真空,从而使筛网上的钻井液在筛网上下压差和筛框振动的复合作用下透过筛网。这种负压振动筛的处理量相比传统振动筛大大提高,且处理后的钻屑含液量达到了钻井固控系统在环境保护方面的新要求。因此,新型负压振动筛可以将固控系统简化为“振动筛+离心机”的二级固控,使占地面积缩小,降低固控能耗,增大钻井效益。负压振动筛的核心设备为负压系统,选择气液喷射器作为负压发生装置,其性能的优劣对于整个负压振动筛的效率具有重要的意义。因此,对于气液喷射器的性能研究是合理设计和使用负压振动筛的首要任务。本文从理论和模拟两个方面对负压钻井液振动筛中气液喷射器进行研究,主要工作如下:(1)钻井液中气液喷射器的性能受工作参数和结构参数的影响。根据流体的动量守恒方程推导恒压和脉冲气液喷射器混合室的动量守恒方程。在此基础上,结合空气动力学、流体热力学和计算流体力学推导恒压与脉冲气液喷射器的计算性能方程。同时,为了更方便观察和计算喷射器的性能,以总喷射系数为重要的性能指标,在实际的工况背景下简化气液喷射器的性能方程,推导出总喷射系数的计算方程。(2)求解气液喷射器的理论性能曲线。以总喷射系数的计算方程为依据,用MATLAB软件编程求解不同结构参数和工作参数下的理论值。重点研究恒压与脉冲气液喷射器在不同相对压降Δpc/ps、液体体积分数φ1、面积比φ2和喷嘴距L12与喷射器总喷射系数u的关系曲线。同时,通过理论计算研究脉冲规律和脉冲频率等参数对脉冲气液喷射器的性能影响。(3)验证推导的计算理论方程的合理性,本文建立了恒压与脉冲气液喷射器三维仿真计算模型,在不同结构参数和工作参数下进行模拟,得到数值模拟性能曲线。同时将恒压和脉冲气液喷射器的理论值与数值模拟结果进行对比,观察两种性能曲线变化趋势及差值等,从而相互验证理论方程和数值模拟的准确性,以及数学模型和仿真模型的合理性。(4)对恒压与脉冲的气液喷射器性能进行对比,证明脉冲喷射器的性能于恒压喷射器的优势。同时,以总喷射系数、真空度和实际适用度等条件为依据,对不同规律下的气液喷射器进行优选,选择最佳的脉冲规律。(5)通过气液喷射器的理论分析和数值模拟,得到各参数下的性能曲线,为气液喷射器的结构设计和现场使用提供重要的理论指导依据。