鉆井除砂器是石油鉆井、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域中用于清除鉆井液（泥漿）中砂粒、巖屑等固相顆粒的關(guān)鍵設(shè)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(shè)備的磨損，保障鉆井作業(yè)的效率和性。

主要結(jié)構(gòu)

旋流器（Cyclone）：核心部件，由錐形體、圓柱體、進(jìn)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(jìn)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(yùn)行參數(shù)；部分高端設(shè)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(shè)備穩(wěn)定安裝。

工作原理

進(jìn)料階段：鉆井液通過進(jìn)料泵以一定壓力從旋流器圓柱體的切向進(jìn)料口進(jìn)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(yùn)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(dá) 90% 以上，保障鉆井液性能穩(wěn)定。

耐磨設(shè)計：旋流器內(nèi)襯采用聚氨酯等耐磨材料，使用壽命可達(dá) 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(jī)等設(shè)備聯(lián)動，形成多級固控系統(tǒng)。

典型應(yīng)用場景

1. 石油與天然氣鉆井

常規(guī)鉆井：清除鉆井液中的巖屑、砂粒，防止泵閥磨損和管道堵塞，延長設(shè)備壽命。

深井與超深井：處理高黏度、高密度鉆井液，維持井下壓力平衡，降低卡鉆風(fēng)險。

海洋鉆井平臺：集成于緊湊型固控系統(tǒng)，滿足海上作業(yè)的環(huán)保要求（減少固相排放）。

2. 地質(zhì)與工程勘探

樁基施工、隧道挖掘中處理泥漿，回收膨潤土等材料，降低施工成本。

3. 環(huán)保與工業(yè)廢水處理

分離工業(yè)廢水中的砂粒、金屬顆粒，作為預(yù)處理環(huán)節(jié)使用。