钻井除砂器是钻井液固体控制（固控）系统中的第二级净化设备（通常位于振动筛之后）。它是一种基于离心分离原理的机械设备，主要任务是分离钻井液中粒径在44-106微米范围的有害固体颗粒。它通常由一个小型旋流器和一台底流振动筛（旋流器振动筛）组成。

除砂器的核心部件是旋流器，其工作原理如下：

切向进料：在泥浆泵的压力下，含有砂粒的钻井液从旋流器筒体上部的进料口沿切线方向高速注入。这种设计使泥浆在筒体内产生强烈的旋转运动。

离心分离：在高速旋转中，密度较大的固体颗粒（砂粒）在强大的离心力作用下被甩向筒体内壁，并呈螺旋状向下运动。

底流排放：携带大量固体颗粒的稠密泥浆从旋流器底部锥形端的小口（底流口）排出，落在下方的细目振动筛上。振动筛进一步分离液体和固体，液体返回循环系统，固体被排出。

溢流回收：经过净化的、相对清洁的泥浆在旋流器中心形成一个低压涡流，并向上从旋流器顶部的溢流管 排出，返回钻井液罐，进入下一级除泥器或离心机进行处理。

除砂器的类型与结构

除砂器通常按其旋流器的尺寸和处理能力来划分：

按旋流器尺寸：

常规除砂器：旋流器内径通常为6英寸（152毫米）或8英寸（203毫米），主要用于分离44-106微米的颗粒。

除泥器：这是下一级设备（第三级），旋流器内径更小（通常为4英寸或5英寸），用于分离15-44微米的更细颗粒。除砂器和除泥器在结构上相似，但分离粒度不同。

主要结构组件：

旋流器组：由多个（如8、10、12个）并联的旋流器组成，以增加处理量。

进料管汇：将泥浆均匀分配到每个旋流器。

底流振动筛（旋流器振动筛）：位于旋流器下方，接收并处理从底流口排出的稠密泥浆，筛网目数通常较细（如200目以上），用于回收液体。

支架和集料槽：用于支撑设备和收集处理后的钻井液。

在固控系统中的位置与应用

一个标准的四级或五级固控流程如下：

振动筛（一级，清除>74微米粗颗粒）→ 除砂器（二级，清除44-106微米颗粒）→ 除泥器（三级，清除15-44微米颗粒）→ 离心机（四级，清除<15微米的超细颗粒和回收重晶石）

除砂器承上启下，有效减轻了后续除泥器和离心机的负荷，是整个固控链条中至关重要的一环。它广泛应用于各种钻井作业，特别是对设备保护和要求钻井液性能稳定的中深井、深井作业中。