鉆井除砂器通常由多個(gè)旋流器（并聯(lián)）安裝在一個(gè)共同進(jìn)料分配器（旋流器總成/除砂器總成） 上構(gòu)成，以增加處理能力。

按旋流器尺寸（內(nèi)徑）分類（最常用）：

8英寸或10英寸除砂器： 早期使用較多，處理能力大但分離精度較低（分級(jí)點(diǎn)約74微米），主要用于去除較粗砂粒。現(xiàn)在已較少作為標(biāo)準(zhǔn)“除砂器”使用，有時(shí)用于初級(jí)除泥或處理高固相含量泥漿。

6英寸除砂器： 目前鉆井現(xiàn)場最主流的除砂器尺寸。在合理操作條件下，分級(jí)點(diǎn)通常在40-60微米范圍，能有效去除大部分有害砂粒。平衡了處理能力和分離精度。

4英寸除砂器： 分離精度更高（分級(jí)點(diǎn)可達(dá)20-40微米），但單只處理能力較小。常用于要求更高凈化程度的場合（如小井眼鉆井、超深井、頁巖氣鉆井），或直接作為除泥器使用（此時(shí)稱為4英寸除泥器）。在除砂系統(tǒng)中，有時(shí)會(huì)配置少量4英寸旋流器進(jìn)行精除砂。

3英寸除泥器： 分離精度更高（分級(jí)點(diǎn)15-25微米），屬于除泥器范疇，一般不在除砂器配置中。

核心功能與重要性

清除有害固相： 去除鉆屑中中等粒度的砂粒（15-74微米），這些顆粒如果累積，會(huì)顯著增加鉆井液密度、粘度和切力，降低鉆速，加劇設(shè)備磨損。

保護(hù)后續(xù)設(shè)備： 作為固控系統(tǒng)的第二道防線，減輕后續(xù)除泥器、離心機(jī)等設(shè)備的處理負(fù)荷，延長其使用壽命。特別是保護(hù)昂貴的離心機(jī)篩網(wǎng)和旋流器錐體。

維護(hù)鉆井液性能： 保持鉆井液合理的密度、流變性能（粘度、切力）和濾失性能，確保其攜帶巖屑、穩(wěn)定井壁、冷卻潤滑鉆頭等核心功能。

提高鉆井效率： 減少有害固相意味著更低的當(dāng)量循環(huán)密度，更高的機(jī)械鉆速，縮短鉆井周期。

降低鉆井成本： 減少鉆井液稀釋和化學(xué)處理的頻率，降低鉆井液維護(hù)成本；減少設(shè)備磨損和維護(hù)成本。

保障井下安全： 防止砂粒沉降導(dǎo)致卡鉆、憋泵等復(fù)雜情況；維持良好的井眼清潔度，減少井壁失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

核心工作原理：旋流分離

目前主流的鉆井除砂器均基于水力旋流分離原理工作，其核心組件是旋流器：

進(jìn)料： 來自振動(dòng)篩處理后的鉆井液（仍含有較細(xì)的砂粒）在一定的壓力（通常0.2-0.4 MPa）下，通過進(jìn)料管沿切線方向高速進(jìn)入錐形容器（旋流器）。

旋流 產(chǎn)生： 切向入口的設(shè)計(jì)使鉆井液在錐體內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的高速旋轉(zhuǎn)流場。在離心力的作用下，密度較大的固體顆粒（砂粒）被甩向旋流器的內(nèi)壁。

沉降與分離：

底流（Underflow）： 被甩向壁面的重顆粒（砂粒及少量泥）在重力作用下，沿著內(nèi)壁螺旋向下運(yùn)動(dòng)，從底部細(xì)小的底流口（排砂口） 排出，形成“傘狀”或“繩狀”的泥砂混合物（通常排入鉆井液罐的沉砂倉或收集槽）。

溢流（Overflow）： 中心區(qū)域形成低壓區(qū)，密度較小的清潔鉆井液（液相及少量極細(xì)顆粒）形成向上的內(nèi)旋流，從頂部的溢流管（渦流導(dǎo)管） 排出，返回鉆井液循環(huán)系統(tǒng)（通常進(jìn)入除泥器罐或直接進(jìn)入循環(huán)罐）。

分級(jí)點(diǎn)（Cut Point）： 旋流器對(duì)顆粒的分離效率不是絕對(duì)的。其“分級(jí)點(diǎn)”（D50）是指分離效率為50%的顆粒粒徑。除砂器的設(shè)計(jì)目標(biāo)分級(jí)點(diǎn)通常在15-74微米范圍。小于該粒徑的顆粒更傾向于進(jìn)入溢流，大于該粒徑的顆粒更傾向于進(jìn)入底流。

鉆井除砂器通常由多個(gè)旋流器（并聯(lián)）安裝在一個(gè)共同進(jìn)料分配器（旋流器總成/除砂器總成） 上構(gòu)成，以增加處理能力。