钻井除泥器基于离心沉降原理工作,核心部件是一组(通常为 4-12 个)锥形的旋流器。其工作流程如下:
高压进料:经振动筛、除砂器预处理后的钻井液,在离心泵的高压(一般 0.2-0.4MPa)作用下,沿旋流器圆柱段的切线方向进入器内。
旋转分离:钻井液在旋流器内高速旋转(转速可达数千转 / 分钟),产生强大的离心力。由于固相颗粒(密度大)与钻井液(密度小)的密度差异,固相颗粒在离心力作用下被甩向器壁,并沿锥壁向下运动,形成 “底流”(含大量细微固相的稠浆)排出;而净化后的钻井液(含少量细小颗粒)则向中心聚集,形成向上运动的 “溢流”(澄清液),从旋流器顶部的溢流管排出,返回钻井液循环系统。
分离粒度控制:通过设计旋流器的锥角(通常为 10°-20°)、进料口直径、溢流口直径等参数,可精准控制分离粒度,确保 15-44μm 的颗粒被有效去除。
钻井除泥器由以下关键部分组成:
旋流器组:核心分离单元,每个旋流器由圆柱段、圆锥段、进料口、溢流口(溢流管)、底流口(排砂嘴)组成。材质多为耐磨橡胶、聚氨酯或高铬铸铁,以抵抗钻井液中固相颗粒的冲刷磨损。
进料 manifold(进料总管):将高压钻井液均匀分配到各个旋流器的进料口,保证各旋流器进料压力和流量一致。
底流收集槽:收集所有旋流器排出的底流(含细微固相),通常将其导入离心机进一步处理,或直接排出。
溢流收集槽:收集净化后的溢流液,通过管道返回钻井液循环罐。
支架与底座:支撑整个设备,确保旋流器组安装牢固、垂直度符合要求(避免因倾斜影响分离效率)。
配套泵:通常为砂泵或离心泵,为钻井液进入旋流器提供足够的压力和流量。
不同型号的除泥器参数因处理量、适用场景不同而有所差异,核心参数包括:
处理量:单台设备的钻井液处理能力,通常为 10-100m³/h,取决于旋流器数量(如 6 个旋流器的处理量约 30-60m³/h)。
旋流器规格:直径常见 3 英寸、4 英寸(指圆柱段内径),直径越小,分离粒度越细(如 3 英寸旋流器可分离 15μm 以上颗粒)。
工作压力:进料压力一般为 0.2-0.4MPa,压力过低会导致分离效率下降,过高则增加能耗和设备磨损。
分离粒度:有效分离粒度范围 15-44μm,可通过调整底流口直径(排砂嘴规格)微调(如小直径排砂嘴可提高分离精度)。
旋流器数量:常见 4、6、8、12 个,数量越多,处理量越大。