除泥器和除砂器有什么区别?

除泥器和除砂器是钻井液固控系统中两个核心但功能不同的设备。

简单来说,它们的核心区别在于处理的颗粒大小不同:除砂器负责清除较大的颗粒,而除泥器负责清除更细小的颗粒。

除泥除砂区别
图2:除泥除沙区别

详细解释

1. 工作原理(相同但不同尺寸)

两者都基于水力旋流器的原理工作:

钻井液在高压下从进料口沿切线方向进入锥形旋流器。

产生高速旋转的涡流,产生巨大的离心力。

在离心力作用下,密度较大的固体颗粒被甩向旋流器内壁,并螺旋向下从底部的底流口(Underflow)排出(俗称“排砂口”或“排泥口”)。

而经过净化的、较轻的液体和极细颗粒则形成内涡流,从顶部的溢流口(Overflow)排出,返回循环系统。

关键点:旋流器直径越小,产生的离心力越大,能分离的颗粒就越细。因此,除泥器使用小直径旋流器来处理细颗粒,而除砂器使用大直径旋流器来处理粗颗粒。

2. 在固控流程中的位置

一个典型的钻井液循环净化流程是(按顺序):

振动筛 (Shale Shaker) → 除砂器 (Desander) → 除泥器 (Desilter) → 离心机 (Centrifuge)

振动筛:第一道防线,用筛网去除最大的颗粒(>74μm)。

除砂器:第二道防线,接替振动筛处理中等颗粒。

除泥器:第三道防线,处理细小颗粒。

离心机:最后一道防线,处理极细的胶体颗粒(<5-7μm)。

这个顺序非常重要,必须先除砂后除泥。如果顺序反过来,大颗粒会很快磨损或堵塞精密的除泥器小旋流器。

3. 外观上的区分

除砂器:通常由一个分配器(Manifold)连接着数量较少、但个头很大的旋流锥(例如6-12个10英寸的大锥)。

除泥器:通常由一个分配器连接着数量众多、但个头小巧的旋流锥(例如16-24个4英寸的小锥,密密麻麻一排)。

总结与类比

把钻井液想象成一碗混有石子、豆子、沙子和面粉的水。

振动筛:就像漏勺,先把石子捞出去。

除砂器:就像一個專門的分離器,把豆子分离出去。

除泥器:就像一個更精密的分離器,把沙子分离出去。

离心机:就像一台高速分离机,最后把极细的面粉也大部分分离出去,得到清澈的水。

总之,除砂器和除泥器是钻井液净化系统中承上启下、分工协作的关键兄弟设备,共同目标是清除有害固体,维护钻井液性能,保证钻井作业的安全、高效和经济。