钻井除砂器是钻井液固体控制系统中的第二级净化设备（通常位于振动筛之后，除泥器之前）。它的核心功能是清除钻井液中粒径在74至44微米（200至325目） 范围内的细小固体颗粒。其核心工作原理是利用旋流分离技术，依靠离心力实现固液分离。

钻井除砂器的核心部件是一个或多个旋流器。其工作过程如下：

加压切向进料：来自振动筛的初步处理后的钻井液，通过砂泵以一定的压力（通常为0.2-0.4MPa）从旋流器顶部的进液口沿切线方向泵入。

高速旋转与离心力形成：钻井液进入锥形筒体后，被迫沿着内壁做高速旋转运动，形成一个强大的外旋流。在离心力的作用下，密度较大的固体颗粒被甩向筒壁。

固相分离与底流排放：在重力和向下螺旋液流的共同作用下，被分离的固体颗粒沿着锥形筒壁向下运动，从底部细小的底流口（底流嘴）排出，通常呈“伞状”喷出。这部分被称为“底流”或“干堆”。

清洁液体内溢：经过净化后相对清洁的钻井液，在筒体中心形成一个向上的内旋流，最终从顶部的中心溢流管排出，返回至钻井液循环系统。

通过这一过程，细小的有害固相被有效去除，钻井液的密度、粘度等性能得到恢复，从而保证了后续钻井作业的顺利进行。

一套典型的除砂器主要由以下部分构成：

旋流器组：由多个（如4英寸、6英寸或8英寸直径的）旋流子并联组成，以满足大处理量的需求。旋流子的尺寸决定了其分离颗粒的粒度，除砂器通常使用4英寸、5英寸或6英寸的旋流子。

进液分配器（集料管）：确保钻井液能够均匀地分配给每一个旋流子。

溢流箱（返回槽）：收集所有旋流器净化后的溢流液体，并将其导回循环系统。

底流排放装置：包括可更换的底流嘴，其尺寸大小直接影响分离效果。尺寸过小会堵塞，过大则分离效果差。

支撑架和支架：用于固定所有组件。

配套砂泵：为整个系统提供必要的进料压力。

清除钻井液中的细砂至关重要，其作用主要体现在：

保护钻井设备：细小的磨砺性颗粒会严重磨损泥浆泵的缸套、活塞、钻杆接头和钻头，大大缩短其使用寿命。除砂器能有效减少这种磨损。

稳定钻井液性能：过多的固相会导致钻井液粘度、切力升高，流变性变差，影响钻井液携带岩屑的能力和泵压。

提高机械钻速：清洁的钻井液能更有效地清洁井底，避免钻头重复切削岩屑，从而提高钻进效率。

保障井下安全：有助于形成薄而坚韧的泥饼，防止井壁塌陷和卡钻等复杂情况的发生。

减轻下游设备负荷：作为第二级净化，它为后续更精密的除泥器、离心机创造了良好的工作条件，延长其使用寿命。

安装位置：除砂器应安装在振动筛之后，处理振动筛无法去除的更细颗粒。

连续运行：在钻井作业中，只要钻井液在循环，除砂器就应保持连续运转。

参数监控：操作人员需监控进料压力，确保其在最佳范围内。同时观察底流排出的形状，理想的底流应呈“伞状喷雾”；如果呈“绳状”，则表明底流嘴可能堵塞或进料密度过高。

维护：定期检查底流嘴的磨损情况，并及时更换。防止旋流器进料口堵塞。