钻井除砂器通常由多个旋流器(并联)安装在一个共同进料分配器(旋流器总成/除砂器总成) 上构成,以增加处理能力。
按旋流器尺寸(内径)分类(最常用):
8英寸或10英寸除砂器: 早期使用较多,处理能力大但分离精度较低(分级点约74微米),主要用于去除较粗砂粒。现在已较少作为标准“除砂器”使用,有时用于初级除泥或处理高固相含量泥浆。
6英寸除砂器: 目前钻井现场最主流的除砂器尺寸。在合理操作条件下,分级点通常在40-60微米范围,能有效去除大部分有害砂粒。平衡了处理能力和分离精度。
4英寸除砂器: 分离精度更高(分级点可达20-40微米),但单只处理能力较小。常用于要求更高净化程度的场合(如小井眼钻井、超深井、页岩气钻井),或直接作为除泥器使用(此时称为4英寸除泥器)。在除砂系统中,有时会配置少量4英寸旋流器进行精除砂。
3英寸除泥器: 分离精度更高(分级点15-25微米),属于除泥器范畴,一般不在除砂器配置中。
核心功能与重要性
清除有害固相: 去除钻屑中中等粒度的砂粒(15-74微米),这些颗粒如果累积,会显著增加钻井液密度、粘度和切力,降低钻速,加剧设备磨损。
保护后续设备: 作为固控系统的第二道防线,减轻后续除泥器、离心机等设备的处理负荷,延长其使用寿命。特别是保护昂贵的离心机筛网和旋流器锥体。
维护钻井液性能: 保持钻井液合理的密度、流变性能(粘度、切力)和滤失性能,确保其携带岩屑、稳定井壁、冷却润滑钻头等核心功能。
提高钻井效率: 减少有害固相意味着更低的当量循环密度,更高的机械钻速,缩短钻井周期。
降低钻井成本: 减少钻井液稀释和化学处理的频率,降低钻井液维护成本;减少设备磨损和维护成本。
保障井下安全: 防止砂粒沉降导致卡钻、憋泵等复杂情况;维持良好的井眼清洁度,减少井壁失稳风险。
核心工作原理:旋流分离