石油固控系统中“三除一筛”的固控设备是什么？

在石油钻井作业中，钻井液的性能稳定关系到钻井效率与井下安防。石油固控系统中的“三除一筛”固控设备组合，作为固相控制的核心技术，通过分级协同处理，有效去除钻井液中的有害固相与气体，为钻井作业保驾护航。那么，“三除一筛”具体对应的固控设备是什么？各设备又承担着怎样的功能？天瑞固控将逐一详解。

固控系统中“三除一筛”的固控设备是什么？

“三除一筛”是钻井液固相控制的核心组合，具体指除砂、除气、除泥对应的除砂器、真空除气器、除泥器，以及“一筛”对应的振动筛。这四类设备按照“先粗后细、先固后气”的分级处理原则协同工作，逐步剥离钻井液中的大颗粒岩屑、中等砂粒、细小泥质颗粒及溶解气体，避免有害固相堆积和气体侵污导致钻井液性能恶化，从而降低井喷、钻具磨损等井下事故风险。

振动筛：初步分离大颗粒

振动筛是泥浆固控系统的初始环节，也是泥浆固控系统的第1道防线，作用是初步分离大颗粒固相，为后续处理减轻负荷。它利用高频振动分离直径>74μm的颗粒，实现固液初步分离。当经井底循环返回的钻井掖中含有较大的钻屑，钻并液经井口至泥浆罐的连接管进入泥浆振动筛，通过泥浆振动筛将钻井掖中粒度大于74μm的钻屑颗粒筛分出来,完成级固相控制。

筛网在振动筛中起着关键作用，其孔径的不同能够分离出泥浆中较大尺寸的固体颗粒，如钻屑等。筛网的材质和孔径选择十分关键。优质的筛网不仅要有良好的耐磨性，还要能精准控制分离颗粒的大小，以满足不同钻井工况的需求。在石油固控系统里，振动筛这一设备对处理钻井液起着不可替代的作用，是“三除一筛”中重要的一环。

除砂器：去除中等粒径颗粒

经过振动筛初步处理后的泥浆，会进入除砂器。除砂器主要利用离心力原理工作，泥浆以一定压力从切线方向进入旋流器，在高速旋转过程中，由于离心力的作用，密度较大的砂粒等固体颗粒被甩向器壁，并沿器壁向下运动，从底部的排砂口排出；而密度较小的泥浆则从顶部溢流口流出。除砂器的关键技术在于旋流器的结构设计和工作压力的控制，合适的结构和压力能保证有效的除砂效果。

除砂器通过旋流分离 45 - 74μm 的中等颗粒，通常配备 20 - 40 目筛网。在石油固控系统中，除砂器承担着去除中等粒径颗粒的重要任务，与振动筛协同工作，进一步净化钻井液。

除泥器：精细处理小颗粒

除泥器处理10~44μm的细颗粒，采用小直径旋流器。除泥器也是基于离心力。除泥器主要用于去除泥浆中更细小的泥质颗粒。它的旋流器直径相对较小，能产生更大的离心力，以分离出微米级别的颗粒。

在固控系统中，除泥器是保障钻井液质量的关键环节。除泥器在控制泥浆的固相含量、提高泥浆质量方面发挥着重要作用，保障钻井过程的顺畅进行。

真空除气器：钻井安防设备

在钻井过程中，地层中的天然气、空气等气体可能会侵入钻井液，这一现象被称为“气侵”。气侵会导致钻井液密度下降，破坏钻井液的液柱压力平衡，若不及时处理，可能引发井喷等严重事故。真空除气器通过真空或离心作用脱除混入钻井液的气体，恢复钻井液密度，保障钻井安防。

真空除气器的原理基于气体溶解平衡定律：气体在液体中的溶解度与其分压成正比。设备通过设备通过在密闭容器内建立并维持负压环境，降溶解气体的分压，促使气体从钻井液中析出。析出的气体在负压作用下被抽出并排出，而脱气后的钻井液则恢复正常密度，重新进入循环系统。

作为钻井作业的安防设备，真空除气器能快速处理不同类型的侵入气体，对于恢复泥浆的比重，稳定泥浆性能有很重要的作用。

石油固控系统要实现高效的固相控制，需遵循分级处理原则。按颗粒大小逐级清理，避免小设备超负荷。例如振动筛先去除大颗粒，后续除砂/泥器才能有效工作。这些固控设备通过精准的功能分工和有效的协同协作，逐步去除钻井液中的有害固相和气体，是保障钻井液性能、减少井下事故风险的关键支撑，共同维护着石油固控系统的稳定运行，保障钻井作业的顺利进行。