钻井除砂器是钻井液固体控制(固控)系统中的第二级净化设备(通常位于振动筛之后)。它是一种基于离心分离原理的机械设备,主要任务是分离钻井液中粒径在44-106微米范围的有害固体颗粒。它通常由一个小型旋流器和一台底流振动筛(旋流器振动筛)组成。
除砂器的核心部件是旋流器,其工作原理如下:
切向进料:在泥浆泵的压力下,含有砂粒的钻井液从旋流器筒体上部的进料口沿切线方向高速注入。这种设计使泥浆在筒体内产生强烈的旋转运动。
离心分离:在高速旋转中,密度较大的固体颗粒(砂粒)在强大的离心力作用下被甩向筒体内壁,并呈螺旋状向下运动。
底流排放:携带大量固体颗粒的稠密泥浆从旋流器底部锥形端的小口(底流口)排出,落在下方的细目振动筛上。振动筛进一步分离液体和固体,液体返回循环系统,固体被排出。
溢流回收:经过净化的、相对清洁的泥浆在旋流器中心形成一个低压涡流,并向上从旋流器顶部的溢流管 排出,返回钻井液罐,进入下一级除泥器或离心机进行处理。
除砂器的类型与结构
除砂器通常按其旋流器的尺寸和处理能力来划分:
按旋流器尺寸:
常规除砂器:旋流器内径通常为6英寸(152毫米)或8英寸(203毫米),主要用于分离44-106微米的颗粒。
除泥器:这是下一级设备(第三级),旋流器内径更小(通常为4英寸或5英寸),用于分离15-44微米的更细颗粒。除砂器和除泥器在结构上相似,但分离粒度不同。