钻井除砂器详细工作过程

加压进料，形成旋流泥浆泵将含砂钻井液加压至0.2~0.4MPa，以8~15m/s 的高速，从切线进料口射入旋流器的圆柱段。由于进料方向是切线方向，钻井液进入后不会沿直线运动，而是立即在旋流腔内形成稳定的、自上而下的螺旋形涡流（称为外旋流）。

离心力分层，实现相分离高速旋转的钻井液会产生巨大的离心力。此时，体系内的两种物质会因密度差而发生明显分层：

固相颗粒（砂粒、岩屑）：密度大（约 2.65g/cm³），受到的离心力远大于液相，会在离心力的作用下，被快速甩向旋流器的内壁，并沿内壁向下运动。

液相钻井液：密度小（约 1.0~1.5g/cm³），受到的离心力较小，无法克服向心的流体阻力，会逐渐向旋流器的中心区域聚集。

这一步是分离的核心，离心力的大小决定了分离效率。对于粒径≥74μm 的砂粒，其受到的离心力足够大，能被完全甩向器壁；而粒径小于 74μm 的细颗粒，离心力不足，会随液相留在中心区域。

中心空气柱的形成，维持旋流稳定，随着外旋流的向下运动，旋流器中心区域的流体压力会急剧降低，形成低压区。外界的空气会被吸入（或由钻井液中溶解的气体析出），在中心形成一个连续的、自上而下的空气柱。这个空气柱是旋流稳定的关键，它能保证中心的液相流体形成自下而上的螺旋形涡流（称为内旋流），为清洁钻井液的排出提供通道。

两相分流，分别排出

底流排砂：被甩到器壁的固相颗粒，在外旋流的带动下，沿锥形段的内壁继续向下螺旋运动。由于锥形段的直径逐渐缩小，旋流速度进一步提升，离心力更大，分离更彻底。固相颗粒以浓砂浆的形式，从底流口高速喷出。

溢流排液：中心区域的清洁钻井液，在内旋流的带动下，自下而上运动，通过顶部的溢流管排出。排出的钻井液中，粒径≥74μm 的砂粒已被去除 90% 以上，可直接返回钻井液循环系统继续使用。

多联组配，提升处理量单个水力旋流器的处理量有限（通常为几立方米每小时），无法满足钻井现场大流量的需求。因此，现场使用的除砂器通常是多联组配的形式：将多个规格相同的水力旋流器并联安装在同一个底座上，共用一个进料总管、溢流总管和底流收集罐。这种设计可以在不改变分离效率的前提下，大幅提升整体处理量，适配不同钻井工况的需求。