鉆井除砂器通常由水力旋流器、底流篩、進(jìn)料管路系統(tǒng)、溢流管路系統(tǒng)、底流收集裝置及輔助支撐結(jié)構(gòu)組成,各部件功能明確、協(xié)同工作:
水力旋流器:是除砂器的 “核心分離單元”,也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。其主體為圓錐形或圓柱 - 圓錐形殼體(材質(zhì)多為耐磨鑄鐵、聚氨酯或高分子耐磨材料,以應(yīng)對(duì)高速顆粒沖刷),主要由 5 部分構(gòu)成:
進(jìn)料腔:位于旋流器上部,與切線進(jìn)料口連接,作用是引導(dǎo)高壓鉆井液平穩(wěn)進(jìn)入旋流器,避免進(jìn)料沖擊破壞流場(chǎng)穩(wěn)定性;
圓柱段:進(jìn)料腔下方的圓柱形區(qū)域,是鉆井液形成穩(wěn)定螺旋流場(chǎng)的 “加速區(qū)”,確保離心力充分建立;
圓錐段:圓柱段下方的圓錐形區(qū)域,是分離的 “核心區(qū)”,隨著圓錐內(nèi)徑逐漸縮小,螺旋流的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)一步提升,離心力增強(qiáng),推動(dòng)固相顆粒向壁面運(yùn)動(dòng);
溢流管:貫穿旋流器頂部中心的管狀結(jié)構(gòu),其插入深度、內(nèi)徑尺寸直接影響溢流流量和分離效率,通常溢流管下端需伸入圓柱段內(nèi)一定距離,防止頂部空氣進(jìn)入破壞內(nèi)螺旋流;
底流口:位于旋流器底部的窄口,其直徑(俗稱(chēng) “底流嘴直徑”)需根據(jù)鉆井液流量、固相含量調(diào)整,直徑過(guò)大易導(dǎo)致清潔鉆井液隨底流排出(“跑漿”),直徑過(guò)小則可能造成底流口堵塞,因此部分設(shè)備會(huì)配備可更換的不同規(guī)格底流嘴。
底流篩:又稱(chēng) “細(xì)目振動(dòng)篩”,安裝在旋流器底流口正下方,多為單層或雙層的高頻振動(dòng)篩(振動(dòng)頻率通常為 1500 - 3000 次 / 分鐘)。其作用是對(duì)旋流器排出的底流進(jìn)行二次過(guò)濾,回收底流中夾帶的鉆井液(底流中通常含 10% - 20% 的鉆井液),減少鉆井液損耗;同時(shí)可進(jìn)一步篩除底流中殘留的少量細(xì)顆粒,提高固相排出的 “干度”,便于后續(xù)巖屑處理(如運(yùn)輸、填埋)。底流篩的篩網(wǎng)目數(shù)通常為 100 - 200 目(對(duì)應(yīng)篩孔尺寸 0.075 - 0.15mm),材質(zhì)多為不銹鋼編織網(wǎng)或聚氨酯篩網(wǎng),具備良好的耐磨性和抗堵塞性。
管路系統(tǒng):包括進(jìn)料管路、溢流管路和底流管路,是鉆井液輸送的 “通道”。進(jìn)料管路需配備壓力表(監(jiān)測(cè)進(jìn)口壓力)、閥門(mén)(調(diào)節(jié)流量)和止回閥(防止鉆井液回流),且管路內(nèi)壁需光滑,減少流體阻力;溢流管路連接旋流器溢流口與除泥器或鉆井液罐,通常需設(shè)置緩沖裝置,避免清潔鉆井液在輸送過(guò)程中因沖擊產(chǎn)生二次混合;底流管路則連接旋流器底流口與底流篩,管路角度需合理設(shè)計(jì),確保底流能順暢流向底流篩,避免淤積。
支撐與固定結(jié)構(gòu):通常為鋼結(jié)構(gòu)框架,用于固定水力旋流器、底流篩及管路系統(tǒng),確保設(shè)備在鉆井現(xiàn)場(chǎng)(多為振動(dòng)、顛簸環(huán)境)中穩(wěn)定運(yùn)行??蚣艿撞恳话闩鋫湔{(diào)節(jié)支腳,可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地面平整度調(diào)整設(shè)備水平度,避免因設(shè)備傾斜導(dǎo)致旋流器流場(chǎng)紊亂,影響分離效率。