为何要除砂？——有害固相的危害

钻井液中的砂粒等粗颗粒固相如果含量过高，会带来巨大的风险和成本：

磨损设备：高速流动的含砂液体会严重磨损钻井泵、钻杆、阀门等关键设备，缩短其寿命，增加维修成本。

影响钻井效率：附着在井壁上的岩屑会降低钻速，并可能引起卡钻等复杂井下事故。

破坏钻井液性能：劣质固相会增加钻井液的密度和粘度，影响其流变性，降低携岩能力。

损害油气层：过细的颗粒和过高的液柱压力会堵塞油气产层，影响最终的产量。

因此，对钻井液进行分级净化是钻井作业中至关重要的环节。除砂器正是这净化流程中的第一道关键防线，主要负责清除直径大于74微米（200目）的颗粒。

工作原理：离心分离的威力

钻井除砂器的核心工作原理是离心沉降。其主要工作部件是一个高速旋转的锥形滚筒。

工作流程如下：

进料：被泥浆泵从井口返回的、含有岩屑的脏钻井液，在一定的压力下从进液管切向进入除砂器上部的圆柱段。

旋转与加速：切向进入的方式使液体在滚筒内高速旋转，形成一个强大的涡流。

离心分离：在高速旋转产生的离心力作用下，密度较大的固相颗粒（如砂粒）被甩向滚筒内壁。

沉降与排出：由于锥形筒壁的结构，被分离的固相颗粒在向下旋转的过程中不断被浓缩，最终在底部底流口（排砂口）以“伞状”形态排出。

溢流：经过净化、相对清洁的液体（含有更细的颗粒）则形成内层涡流，从上部的溢流管返回钻井液循环系统，进入下一级（如除泥器）净化设备。

简单来说，就像一台超高速的洗衣机，利用旋转将重的“沙子”甩出去，留下相对干净的液体。

核心性能参数与选型

分离粒度：指设备能够有效分离的颗粒直径。通常以目（Mesh） 或微米（μm）表示。除砂器的典型分离粒度范围为74-105微米（200-150目）。

处理能力：指单位时间内能够处理的钻井液流量，单位通常是立方米/小时或加仑/分钟。选择时需要与泥浆泵的排量匹配。

滚筒尺寸：滚筒直径越大，处理能力越强，但分离精度会略有下降。

工作压力：进液口需要维持一定的压力以保证产生足够的离心力。