鉆井除泥器主要基于離心沉降原理來實(shí)現(xiàn)固相顆粒與鉆井液的分離。當(dāng)攜帶固相顆粒的鉆井液在砂泵的作用下，以一定的壓力和速度沿旋流器內(nèi)壁螺旋進(jìn)入后，會(huì)在旋流器內(nèi)部形成高速旋轉(zhuǎn)的流場。在離心力和重力的共同作用下，由于固相顆粒與鉆井液的密度存在差異，密度較大的固相顆粒（如泥質(zhì)顆粒等）會(huì)在離心力的驅(qū)使下，沿旋流器內(nèi)壁螺旋下沉，終從底流口排出；而密度相對(duì)較小的鉆井液則會(huì)沿旋流器螺旋上升，從溢流口流出，從而實(shí)現(xiàn)固相顆粒與鉆井液的初步分離。從底流口排出的固相顆粒，會(huì)落在下方配備的細(xì)目振動(dòng)篩上，通過振動(dòng)篩的高頻振動(dòng)，進(jìn)一步將固相顆粒與殘留的鉆井液進(jìn)行篩分，使殘留鉆井液透過篩網(wǎng)返回循環(huán)系統(tǒng)，固相顆粒則被收集處理。
結(jié)構(gòu)組成
旋流器
旋流器是除泥器的核心部件，其材質(zhì)通常采用高耐磨的聚氨酯或高鉻鑄鐵。常用的旋流器直徑規(guī)格有 4 英寸、5 英寸等，不同直徑的旋流器適用于不同處理量和分離粒度要求的工況。多個(gè)旋流器可根據(jù)實(shí)際需求組合使用，形成旋流器組，以提高整體的處理能力。旋流器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如錐角、進(jìn)液口和底流口的尺寸及形狀等，都會(huì)對(duì)分離效果產(chǎn)生顯著影響。例如，合適的錐角能夠優(yōu)化離心力場分布，提高固相顆粒的沉降效率；合理設(shè)計(jì)的進(jìn)液口和底流口尺寸，則可確保鉆井液在旋流器內(nèi)的流速和流量穩(wěn)定，減少短路流等不良現(xiàn)象，從而提升分離精度。
振動(dòng)篩
振動(dòng)篩作為除泥器的二級(jí)分離裝置，用于對(duì)旋流器底流排出的固相顆粒與殘留鉆井液進(jìn)行進(jìn)一步篩分。它主要由篩箱、篩網(wǎng)、激振器、減震裝置等部分組成。篩網(wǎng)的目數(shù)一般在 140 - 200 目之間（網(wǎng)孔尺寸約為 74 - 104 微米），可根據(jù)鉆井液中固相顆粒的實(shí)際粒度分布情況進(jìn)行選擇。激振器通過偏心塊的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生激振力，使篩箱做高頻振動(dòng)，促使固相顆粒在篩網(wǎng)上不斷跳動(dòng)、翻滾，從而加速殘留鉆井液與固相顆粒的分離。良好的減震裝置則能有效減少振動(dòng)篩工作時(shí)對(duì)周邊設(shè)備和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)影響，保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。在一些先進(jìn)的除泥器設(shè)計(jì)中，振動(dòng)篩還配備了自動(dòng)張緊裝置，可實(shí)時(shí)調(diào)整篩網(wǎng)的張緊度，確保篩網(wǎng)在整個(gè)使用壽命周期內(nèi)始終保持良好的篩分效果，避免因篩網(wǎng)松弛導(dǎo)致篩分精度下降。
分流管匯
分流管匯負(fù)責(zé)將砂泵輸送來的鉆井液均勻分配到各個(gè)旋流器中，并控制進(jìn)入旋流器的鉆井液流量和壓力。它通常由管道、閥門、流量計(jì)、壓力表等部件組成。通過調(diào)節(jié)閥門的開度，可以控制進(jìn)入每個(gè)旋流器的鉆井液流量，保證各旋流器工作狀態(tài)的一致性和穩(wěn)定性。流量計(jì)和壓力表則用于實(shí)時(shí)監(jiān)測鉆井液的流量和壓力參數(shù)，為操作人員提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考，以便及時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，確保除泥器在工況下運(yùn)行。此外，分流管匯的設(shè)計(jì)還需考慮到鉆井液的流動(dòng)阻力和壓力損失，采用合理的管徑和管道布局，以減少能量損耗，提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。
砂泵
砂泵是為鉆井液提供動(dòng)力的設(shè)備，確保鉆井液能夠以足夠的壓力和速度進(jìn)入旋流器。它一般采用離心泵，具有流量大、揚(yáng)程適中的特點(diǎn)。砂泵的性能參數(shù)，如流量、揚(yáng)程、功率等，需要根據(jù)除泥器的整體處理量和系統(tǒng)壓力要求進(jìn)行匹配選擇。為了適應(yīng)鉆井液中含有固相顆粒的特殊工況，砂泵的葉輪、泵體等過流部件通常采用高耐磨材料制造，以延長設(shè)備的使用壽命。同時(shí)，砂泵的密封裝置也至關(guān)重要，良好的密封性能能夠防止鉆井液泄漏，保證設(shè)備的正常運(yùn)行和工作環(huán)境的衛(wèi)生。在一些大型鉆井作業(yè)中，為了提高系統(tǒng)的可靠性和備用能力，通常會(huì)配備多臺(tái)砂泵，采用一用一備或多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的方式，以滿足不同工況下的鉆井液輸送需求。