钻井液使用高粘度的高分子聚合物越来越多,有些钻井液体系本身的粘度就很大,由于粘度相当大以及粘滞力的影响,在搅拌时很难形成湍流而处于层流状态。这种层流状态也只出现在搅拌叶轮附近,稍远处液体几乎是静止的。要解决液体的对流问题,不能单靠提高泥浆搅拌器转速和循环流量。因为在高粘度下搅拌叶轮排除流量甚少。转速过高还会在高粘度液中形成沟流,稍远处仍为死区。此时可以通过加大叶轮直径,采用双层叶轮来增大搅拌区域。
为了保证钻井液中固相的颗粒在罐内的均匀悬浮,必须提供一个适合的湍流流态、叶轮形状、数量及转速。其基本影响因素是叶轮的形状与运转参数。
经过长期对泥浆搅拌器生产经验的积累和试验研究,各种类型叶轮尺寸的相对关系都已有一个大致的范围,超过这些范围设计出来的叶轮,无论外观或性能都不会理想。同样,它们相应的运转条件,介质粘度大致的流动状态都已有一定的推荐范围。
泥浆搅拌器中的常用结构是开启涡轮。开启涡轮大多数叶片在开有槽子的轮毂上焊接而成。对批量生产的开启式涡轮,叶轮较多的采用铸造的方法。
叶轮结构对保证泥浆搅拌器形成要求的液流流态有重要作用。用于钻井液的搅拌叶轮结构和制造都比较简单,与搅拌轴的连接也不复杂,由于搅拌器功率都较富裕,因此,使用者完全可以根据具体的需要,参考在前面所介绍的有关叶轮形式与流态叶轮之间的定性和定量关系进行设计。除了叶轮有合理的结构外,显然也需要有足够的强度。