剪切泵是一种专门设计用于对流体进行强烈剪切、混合、粉碎和分散的高效混合泵。
一、剪切泵的作用
剪切泵在固控系统中的核心作用可以归纳为以下几点：
强力粉碎与分散胶团
这是其最主要的作用。钻井液(泥浆)中的膨润土(粘土)、聚合物(如PAC、CMC等)等处理剂容易形成“鱼眼”或胶团——即外部已经水化凝胶，但内部还是干粉的颗粒团。
剪切泵通过极高的剪切力将这些胶团彻底撕碎、分散，使其中的干粉核心充分暴露并与水接触，从而实现完全水化，发挥其应有的增粘、降滤失等性能。
提高处理剂效率
未经充分剪切的泥浆，处理剂利用率很低，可能只有60%-70%。使用剪切泵后，处理剂能近乎100%地发挥作用。
这意味着可以用更少的化学药品达到相同的泥浆性能，显著降低钻井液成本。
维持泥浆体系稳定
它通过持续的强力搅拌和剪切，防止固相颗粒(如重晶石、钻屑)沉淀，确保泥浆各组分均匀分布，保持泥浆性能的稳定和均一。
替代高速搅拌器
在现代化的固控系统中，剪切泵常常用来替代或辅助传统的高速搅拌器。它的效率更高，混合效果更好，能耗相对更低，且通常为便携式，可以灵活部署在需要强力混合的罐与罐之间。
制备高性能泥浆
对于要求高的聚合物泥浆、油基泥浆等，剪切泵是制备和维护其性能的关键设备，能确保聚合物分子链充分伸展和分散。
二、剪切泵的工作原理
剪切泵的工作原理与离心泵类似，但其核心区别在于叶轮的独特设计，它通过在极小的间隙内产生极高的剪切速率来实现功能。
其工作过程如下：
吸入与加速
泵启动后，电机带动主轴和安装在主轴上的特殊叶轮高速旋转。
叶轮从吸入口将泥浆吸入，并立即给流体一个极高的圆周速度。
剪切与粉碎
这是最关键的一步。高速旋转的流体被抛向泵壳内壁与叶轮之间一个极其狭窄的间隙(通常只有零点几毫米)。
当流体以极高速度通过这个微小的间隙时，会产生剧烈的湍流和层流剪切。
剪切效应：流体层之间以巨大的速度差相互摩擦、拉扯。
冲击效应：高速流体撞击到泵壳内壁和叶轮边缘。
空化效应：在特定条件下，局部压力骤降会产生微气泡并瞬间溃灭，产生冲击波。
在这三种效应的共同作用下，流体中的胶团、颗粒团聚体被瞬间粉碎，聚合物分子链被充分拉伸和分散。
排出与循环
经过高强度剪切处理的流体从排出口以很高的压力排出，完成一次处理。
为了达到最佳效果，泥浆通常会在剪切泵和泥浆罐之间进行循环，确保所有泥浆都得到充分处理。
