用于清除钻井液中“无用固相”的固控设备有刮泥器、振动筛、除砂器、除泥器、清洁器、除气器和离心机等。近年来还成功应用了“综合自控钻井液系统”，自控系统包括固控设备自控监视器、钻井液处理剂自动加料器和主要钻井液性能指标连续监测器，这三部分由中心监视和综合控制系统进行调正、监控、操作。“综合自控钻井液系统”的应用不仅保证了钻井液性能的平稳、合格，也为海上作业特别是高温高压地区的海上作业安全提供了可靠保证。
1.刮泥器
轻振动筛处理的压力。刮泥器如图1所示。
2.振动筛
振动筛使用的好坏直接影响下一级固控设备的效果。振动筛网的选择需要考虑泵排量、筛网面积、固相浓度和钻井液粘度等因素，以提高其分离效果。应尽可能选择使用较细的筛网，通常以钻井液覆盖筛网面积的70%～80%为宜，不允许返出钻井液不通过振动筛循环。振动筛按振动类型分为非均衡椭
图1 刮泥器
刮泥器主要用来处理上部地层大块软质泥岩及泥球，作为钻井液固控的预处理装置来减
图2 非均衡圆运动振动筛
图3 圆形运动振动筛
图4 直线运动振动筛
图5 平动（均衡）椭圆振动筛
圆运动振动筛、圆形运动振动筛、直线运动振动筛和平动（均衡）椭圆振动筛等。海上目前使用的多为直线运动振动筛和平动椭圆振动筛。
1）非均衡椭圆运动振动筛
将一个旋转振动器远离振动筛的重心，那么筛架末端的运动轨迹为椭圆形，振动器下方的运动轨迹为圆形。优点：平均输送速度大于圆形振动的振动筛；缺点：振动筛过长时，会出现倒流，这就要求筛箱倾斜一个角度，使得处理钻井液的量减少。
2）圆形运动振动筛
激振器位于筛箱质心。筛箱作圆形振动时，筛箱的纵向和横向加速度相等。优点：钻井液的处理量大，筛网上没有钻屑堆积现象：缺点：钻屑的透筛率高，净化效果差。
3）直线运动振动筛
两根带偏心块的主轴作同步反向旋转产生直线振动，直线振动的加速度平衡作用于筛箱，筛网受力均匀。优点：筛网的寿命长，处理钻井液的量大、均步度好；缺点：易出现\"筛糊\"现象，造成处理量下降，在使用超细目筛网时处理量不满足要求。
4）平动（均衡）椭圆振动筛
平动（均衡）椭圆振动是振动筛的第四代运动模式。在这种运动模式下，所有的椭圆形轴都倾斜指向振动筛的排放端口，筛箱上各点运动轨迹的长轴和短轴相同，抛掷角的大小和方向完全一致，筛箱处于平动状态。在筛箱的进口处、中点和出口处的输砂速度是一致的。优点：处理量较直线筛大15%～20%，消除部分岩屑堵塞筛孔的可能，钻屑不易堆积。
5）振动筛筛网的选择
振动筛的筛网对振动筛总体使用性能影响最大，因此了解影响筛网性能的因素并正确选择筛网很重要。筛网编码一般包括目数和前面的字母代码，字母代码可描述筛网类型或层叠技术。例如：PWP HP100表示多孔板、三层筛网，由长方形网眼的筛网组成。字母代码含义如下：
SWG PWP SCG PMD DX HP LMP
三联筛网，不可修复
可修复的，底板支撑的平面筛网 特殊高强度筛网 金字塔型筛网 特细筛网
长方形孔高容量筛网 用于线性筛的穿孔底架筛网
影响振动筛筛网性能的因素为：
(1)分离性能。指筛网能清除的固相颗粒尺寸，分离性能通常用百分比分离曲线来表示。 (2)过流性能。表示液体通过筛网单位面积的难易程度，与渗透性类似，高的过流性能会引起高流速穿过筛网，所以在比较振动筛筛网面板的处理能力时，应考虑该筛网进行过滤的未堵塞的可用面积。尽可能使用多孔金属面板或塑料格栅结合在一起的筛网，减少一些金属支持板设计的筛网，因为它将影响多达40%的有效过滤面积。
(3)筛网的寿命。影响筛网寿命的因素有筛网组成成分和振动模式。 (4)抗堵能力。 3.沉砂池
沉砂池为重力分离设备，底部一般为45°斜坡，以便排放和节省钻井液。 4.旋流式分离装置
旋流式分离装置包括除砂器、除泥器和清洁器，它们是目前钻井现场固控系统的重要组成部分。
1）除砂器和除泥器
旋流器是除砂器和除泥器的主体部件，它是一种内部没有运动部件的圆锥筒形装置，结构见图。钻井液由旋流器上部的切线口进入，在一定的流速条件下，这一切向力使钻井液在
筒内呈螺旋运动，使大颗粒下沉，由底部排出，轻液由上部溢流口返回池中。一般把直径为152.4～304.8mm（6～12in）的旋流器叫“除砂器”，把直径为100～152.4mm（2～6in）的叫“除泥器”。为了满足钻井排量要求，通常把4个、6个、8个或12个旋流器组装在一起使用，其处理量应达到循环排量的125%～150%
旋流器的除固相能力以“分离点”表示，又叫“中分点”，是指旋流器的分离效率为50%时的固相颗粒的大小（以当量直径表示）。也就是该直径的颗粒有50%从底流排出，而仍有50%保留在液体中。
一般情况下，旋流器的分离能力与旋流器的直径有关。直径越大其分离的固相颗粒也越大。反之，直径越小，其分离出的固相颗粒也越小。
旋流式分离装置包括除砂器、除泥器和清洁器，它们是目前钻井现场固控系统的重要组成部分。
1）除砂器和除泥器
旋流器是除砂器和除泥器的主体部件，它是一种内部没有运动部件的圆锥筒形装置，结构见图。钻井液由旋流器上部的切线口进入，在一定的流速条件下，这一切向力使钻井液在筒内呈螺旋运动，使大颗粒下沉，由底部排出，轻液由上部溢流口返回池中。一般把直径为152.4～304.8mm（6～12in）的旋流器叫“除砂器”，把直径为100～152.4mm（2～6in）的叫“除泥器”。为了满足钻井排量要求，通常把4个、6个、8个或12个旋流器组装在一起使用，其处理量应达到循环排量的125%～150%
旋流器的除固相能力以“分离点”表示，又叫“中分点”，是指旋流器的分离效率为50%时的固相颗粒的大小（以当量直径表示）。也就是该直径的颗粒有50%从底流排出，而仍有50%保留在液体中。
一般情况下，旋流器的分离能力与旋流器的直径有关。直径越大其分离的固相颗粒也越大。反之，直径越小，其分离出的固相颗粒也越小。
除砂器通常用于非加重钻井液。其底流密度应比进口钻井液密度高0.30～0.60g/cm3。 除泥器用于非加重钻井液。其底流的密度应比进口钻井液密度高0.30～0.42g/cm3，且溢流的密度应比进口钻井液密度稍低。
保持除砂器和除泥器的正常工作应注意以下几点：
(1)要达到最好的固相清除，水力旋流器的底流口应呈伞状流，且伴有空气从底流口吸
图7旋流器示意图
图6
人。串状排泄时底流的密度比伞状底流的密度高，但不能以其密度来衡量旋流器清除固相的效率，应以单位时间内清除固相的重量来评价。
(2)旋流设备在一定的水压头下工作，而不是在一定的压力下工作。一般要求有23～27m（75～90ft）的压头。过大的压头会加速设备磨损，同时影响分离点。
(3)当底流口堵塞时，可通过调节底流口加以疏通。 2）清洁器
清洁器由小型旋流器和小型振动筛组成，主要用于加重钻井液。筛网一般在140～200目（网孔104～74µm）之间，目的是回收加重材料。
5.离心机
图8 离心机工作原理简图
离心机由一高速旋转的转筒和安装在筒内的螺旋输送器组成，利用外壳旋转产生离心力来分离固相颗粒，其工作原理如图7-2-7所示。欲处理的钻井液经空心轴内的进料口进入分离室后，钻井液被抛向转筒内壁，形成液圈并加速到与转筒相近似的速度，这时固、液相分离。重的和粗的颗粒会进一步被甩向转筒内壁并沉降进入沉降区，再通过输送器的刮板将沉降的颗粒推向脱水区而从底流口排出。因为钻井液在离心机内有二个滞留的时间（30～50）s，颗粒受到离心挤压和过滤，所以排出的钻屑比较干，只带少量的吸附水。
离心机的转筒以1500～3500r/min的速度旋转，螺旋输送器一般以1:80的速差和转筒同向旋转。一般可清除3～5µm的固相颗粒。
离心机的规格以转筒的长度和最大直径（直径×长度）表示，有18in×24in、14in×22in、14in×20in等规格。
在固控设备术语中常常提到的“G”值，表示机器产生的离心加速度相当于重力加速度的倍数。在现场组合应用时，一般根据离心机的处理量、离心力“G”、分离点、转速等分成三种类型：
(1)重晶石回收离心机。这类离心机的转速在1800r/min左右， “G”值在700左右，低密度固相分离点在6～10µm，高密度固相分离点在4～10µm。这种离心机主要是将重晶石粉回收至井液体系中。其处理量一般为38～151L/min。
(2)大容量离心机。主要用来排除低密度的固相，转速为1900～2200r/min， “G”值 为800左右，分离点为5～7µm(在未加重钻井液中），处理量为378～756 L/min。
(3)高速离心机。用作双离心机组合使用时的第二台离心机，主要用来清除未加重 钻井液中的低密度固相。这类离心机的规格为转速2500～3300r/min， “G”值在1200～2100，分离点在3～5µm，处理量为151～453L/min。
双离心机组合应用时，第一台为加重材料回收离心机，将加重材料回收使用，其溢流排出的液体再通过高速离心机(第二台）将低密度固相颗粒排除，而将液相返回钻井液池中使用。
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