钻屑甩干机是钻井液废弃物“不落地”处理系统中的核心设备,在钻井平台实际使用中常出现分离介质性质多变、分离效率低、排出的物料含湿量高等问题。面对上述问题,本文运用理论研究和数值模拟相结合的方法,首先分析了不同流变性介质在钻屑甩干机流场中的运移规律,通过颗粒在筛篮表面的运移和分布分析,对脱水效果进行了评价;其次对甩干机在不同结构参数、操作参数以及物性参数条件下的分离行为进行了分析,总结了分离效率相对较高和出口物料含湿量相对较低的工作参数范围;最后通过优选得到了甩干机最优参数组合后,甩干机的分离性能提升了水平。主要的研究内容如下:(1)调研国内外钻井液废弃物处理研究现状以及钻屑甩干机研究现状,了解钻井液废弃物“不落地”处理系统的工艺流程;调研WSM-01 36”型钻屑甩干机产品现场运用情况,了解其目前在现场使用过程中所面临的问题,确定了研究的必要性和重要性。(2)从钻屑甩干机的结构特点、工作原理及钻屑的基本特性出发,分析了颗粒在钻屑甩干机离心分离场中的运动情况和受力情况。并且与离心过滤分离原理相结合得到了其恒压过滤基本方程,为钻屑甩干机的优化设计以及数值模拟奠定了理论基础。(3)运用Solidworks软件建立钻屑甩干机的三维模型并运用Fluent软件分析不同分离介质在钻屑甩干机流场中运移的异同,发现:非牛顿流体本身具有的流变特性会让它在甩干机流场中各项参数的分布规律与牛顿流体有相似之处,但在数值上有一定区别;分析流变参数对钻屑运移的影响规律,发现:随着稠度系数与流性指数增大,液相轴向速度与径向速度随之减小,输渣效果和过滤效果变差;颗粒运移时间随之减小,分离效果变差;颗粒在筛篮以及刮刀转子壁面的体积分数随之减小,介质粘度增大从而脱水效果变差。(4)从理论研究出发分析了能影响钻屑甩干机分离效果的相关因素,并提出钻屑甩干机分离介质为幂律流体时其分离效率的计算公式;利用Fluent软件对钻屑甩干机在不同结构参数、操作参数以及物性参数条件下进行仿真计算,得到各参数对甩干机分离效果和分离效率的影响规律,发现:刮刀与筛篮间隙在4mm、筛篮及刮刀转子半锥角在27.5°、转速在900rpm-1000rpm之间、转速差在20rpm-25rpm之间、处理量在40t/h-50t/h之间、固相浓度在60%-80%之间、平均粒径在0.07mm以上时钻屑甩干机底面出口物料含湿量相对较低,分离效率相对较高。(5)通过正交试验设计方法分析影响钻屑甩干机分离性能的主要因素和次要因素;利用优选软件对主要因素进行响应面分析并优选,得到甩干机最优参数组合后进行仿真验证,发现:钻屑甩干机底面出口物料含湿量从优选前的13.5%降到了 6.1%,而分离效率从74.1%升高到了 88.5%。