粒子冲击钻井技术是近年来石油钻井领域发展的新型技术,因为其使用寿命长,钻速快,作业周期短等特点引起了国内外石油工作者的广泛关注。其中钢质粒子(以下简称“粒子”)的分离回收是该技术中的重要问题之一。由于在粒子回收分离过程中粒子会有部分损失,为了使得粒子总数保持稳定不影响工作效率,就必需要了解粒子的损失规律。本文通过小模型试验研究分离系统的工作规律,分析粒子损失率与粘度、流量、粒子与岩屑比例等多种物理参数之间的规律。本文还运用量纲分析的方法建立数学模型,描述粒子损失率与各影响因素之间的关系。本文针对粒子冲击钻井分离系统中的振动筛分和磁性分离两个环节分别进行了试验研究。对于粒子冲击钻井分离系统中的振动筛分部分,将混合有粒子与岩屑粒子(以下简称“岩屑”)的钻井液通过振动筛。同时测定试验中钻井液粘度、流速、密度、最大静切力、粒子与岩屑的质量比以及粒子与岩屑加入速度等众多参量,试验观测各项参数同粒子损失率的关系。并利用量纲分析得出具体的粒子损失率与多种物理参数的无量纲方程。试验研究发现影响粒子损失的因素主要有钻井液粘度、流速以及粒子与岩屑的质量比,并且损失率随着这些因素的增大而增大。对于粒子冲击钻井分离系统中的磁性分离部分,利用粒子材料的磁性与非磁性岩屑的特性进行分离,试验将粒子与岩屑构成的混合粒子通过磁选机,同时测定磁选机磁辊转速,磁辊直径,磁辊宽度,磁场磁感应强度,粒子与岩屑的质量比,粒子与岩屑加入速度等众多参量,以及钢制粒子的损失率。并通过量纲分析得出反映粒子损失影响规律的量纲方程。试验研究发现影响粒子损失的因素主要是粒子与岩屑的质量比,并且损失率随着粒子与岩屑的质量比的增大而增大将筛分和磁选两个环节的粒子损失率的表达式联合使用,便得出了系统粒子损失率表达式。本课题的研究在国内尚属首次,相关结果对于粒子冲击钻井系统中粒子的补充速度有较好的借鉴价值。