為何要除砂？——有害固相的危害

鉆井液中的砂粒等粗顆粒固相如果含量過(guò)高，會(huì)帶來(lái)巨大的風(fēng)險(xiǎn)和成本：

磨損設(shè)備：高速流動(dòng)的含砂液體會(huì)嚴(yán)重磨損鉆井泵、鉆桿、閥門等關(guān)鍵設(shè)備，縮短其壽命，增加維修成本。

影響鉆井效率：附著在井壁上的巖屑會(huì)降低鉆速，并可能引起卡鉆等復(fù)雜井下事故。

破壞鉆井液性能：劣質(zhì)固相會(huì)增加鉆井液的密度和粘度，影響其流變性，降低攜巖能力。

損害油氣層：過(guò)細(xì)的顆粒和過(guò)高的液柱壓力會(huì)堵塞油氣產(chǎn)層，影響最終的產(chǎn)量。

因此，對(duì)鉆井液進(jìn)行分級(jí)凈化是鉆井作業(yè)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。除砂器正是這凈化流程中的道關(guān)鍵防線，主要負(fù)責(zé)清除直徑大于74微米（200目）的顆粒。

工作原理：離心分離的威力

鉆井除砂器的核心工作原理是離心沉降。其主要工作部件是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的錐形滾筒。

工作流程如下：

進(jìn)料：被泥漿泵從井口返回的、含有巖屑的臟鉆井液，在一定的壓力下從進(jìn)液管切向進(jìn)入除砂器上部的圓柱段。

旋轉(zhuǎn)與加速：切向進(jìn)入的方式使液體在滾筒內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，形成一個(gè)強(qiáng)大的渦流。

離心分離：在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，密度較大的固相顆粒（如砂粒）被甩向滾筒內(nèi)壁。

沉降與排出：由于錐形筒壁的結(jié)構(gòu)，被分離的固相顆粒在向下旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中不斷被濃縮，最終在底部底流口（排砂口）以“傘狀”形態(tài)排出。

溢流：經(jīng)過(guò)凈化、相對(duì)清潔的液體（含有更細(xì)的顆粒）則形成內(nèi)層渦流，從上部的溢流管返回鉆井液循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)入下一級(jí)（如除泥器）凈化設(shè)備。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就像一臺(tái)超高速的洗衣機(jī)，利用旋轉(zhuǎn)將重的“沙子”甩出去，留下相對(duì)干凈的液體。

核心性能參數(shù)與選型

分離粒度：指設(shè)備能夠有效分離的顆粒直徑。通常以目（Mesh） 或微米（μm）表示。除砂器的典型分離粒度范圍為74-105微米（200-150目）。

處理能力：指單位時(shí)間內(nèi)能夠處理的鉆井液流量，單位通常是立方米/小時(shí)或加侖/分鐘。選擇時(shí)需要與泥漿泵的排量匹配。

滾筒尺寸：滾筒直徑越大，處理能力越強(qiáng)，但分離精度會(huì)略有下降。

工作壓力：進(jìn)液口需要維持一定的壓力以保證產(chǎn)生足夠的離心力。