鉆井除砂器是鉆井液固相控制設備中的關鍵組成部分,主要用于清除鉆井液中粒徑在 20~74μm 范圍內(nèi)的砂粒等有害固相,通過凈化鉆井液,保障鉆井作業(yè)的、進行。以下從工作原理、結(jié)構(gòu)組成、分類、技術特點、應用場景及重要性等方面詳細介紹:
鉆井除砂器基于離心分離原理工作:
攜帶砂粒的鉆井液以高速(通常 15~25m/s)沿切線方向進入除砂器的錐形分離筒(旋流器),在筒內(nèi)形成強烈的旋轉(zhuǎn)渦流。
由于砂粒與鉆井液的密度差異,砂粒在離心力作用下被甩向筒壁,并沿筒壁向下螺旋運動,最終從底部的排砂口排出;
凈化后的鉆井液(含細小固相)則沿中心軸向上形成上升渦流,從頂部的溢流口排出,回流至鉆井液循環(huán)系統(tǒng)。
典型的鉆井除砂器由以下核心部件組成:
旋流器(分離筒):
主體為錐形結(jié)構(gòu)(上粗下細),材質(zhì)多為耐磨鑄鐵、聚氨酯或陶瓷(抗沖刷、延長壽命),是實現(xiàn)固液分離的核心部件。
頂部設有進料口(切線方向)、溢流口(中心),底部為排砂口(接排砂管)。
進料系統(tǒng):
包括進料泵(通常為砂泵)和管路,負責將待處理的鉆井液以高壓、高速輸送至旋流器,提供離心分離的動力。
底座與支架:
支撐旋流器和進料系統(tǒng),部分機型配備振動篩(前置預處理設備),先去除大粒徑固相(如巖屑),減輕除砂器負荷。
控制系統(tǒng):
簡單機型通過閥門調(diào)節(jié)進料壓力和流量;大型或自動化系統(tǒng)配備壓力傳感器、流量計及控制柜,實時監(jiān)控分離效果并自動調(diào)節(jié)參數(shù)。