鉆井除砂器是石油鉆井、地質(zhì)勘探等領域中用于清除鉆井液(泥漿)中砂粒、巖屑等固相顆粒的關鍵設備,屬于鉆井液固控系統(tǒng)(Solid Control System)的重要組成部分。其核心功能是通過離心分離原理,將鉆井液中粒徑較大的固體顆粒(通常 15~150 微米)分離出來,降低鉆井液的含砂量,防止泵、鉆頭等設備的磨損,保障鉆井作業(yè)的效率和性。
主要結(jié)構
旋流器(Cyclone):核心部件,由錐形體、圓柱體、進料口、溢流口和底流口組成,通常采用耐磨材料(如聚氨酯、碳化鎢)制造,抵抗高速流體沖刷。
儲漿罐(Tank):用于儲存待處理的鉆井液,常配有攪拌器防止固相沉淀。
進料泵(Feed Pump):將鉆井液從儲漿罐輸送至旋流器,提供足夠的壓力(通常 0.2~0.4MPa)以形成離心力。
控制系統(tǒng):包括壓力表、流量計,監(jiān)控運行參數(shù);部分高端設備配備自動啟停和故障報警功能。
支架與底座:支撐旋流器和管道,確保設備穩(wěn)定安裝。
工作原理
進料階段:鉆井液通過進料泵以一定壓力從旋流器圓柱體的切向進料口進入,形成高速旋轉(zhuǎn)的渦流。
離心分離:在離心力作用下,密度較大的砂粒、巖屑被甩向旋流器內(nèi)壁,沿錐形體向下運動,從底流口排出(呈 “傘狀” 或 “繩狀” 流出);密度較小的鉆井液則向中心聚集,從頂部溢流口返回鉆井液循環(huán)系統(tǒng)。
排渣與回收:分離出的固相顆粒經(jīng)底流口排入渣罐,清潔后的鉆井液通過溢流口繼續(xù)參與循環(huán)。
核心優(yōu)勢:
分離:對 15μm 以上顆粒的分離效率可達 90% 以上,保障鉆井液性能穩(wěn)定。
耐磨設計:旋流器內(nèi)襯采用聚氨酯等耐磨材料,使用壽命可達 500~1000 小時。
節(jié)能降耗:相比傳統(tǒng)過濾方式,能耗降低 30%~50%,且無需頻繁更換濾芯。
自動化集成:可與鉆井液振動篩、除泥器、離心機等設備聯(lián)動,形成多級固控系統(tǒng)。