在当今的钻井环境中，钻井废弃物量与泥浆损失代表了主要的成本、健康、安全和环境问题。使用常规固控系统会产生相对较高的稀释率，能减小受控压力钻井的安全系数。遗憾的是，尽管造成了收入损失和工作条件恶化，上述两点却被认为是正常的钻井条件。
直到现在，尽管传统固控系统有时被称为工艺中的瓶颈，但仍被认为足以应对海上钻井和陆上钻井的需求。此外，自20世纪30年代引入固控系统以来，这项技术就没有取得较大的进步。传统方法虽然有所改进，但仍然存在缺点，比如流体对岩屑的高粘附性，钻屑的机械冲击，以及健康、安全和环境问题（振动、噪音和泄漏）。
然而，钻井环境日益复杂化，要求有更多的智能井，而这些智能井始于改进流体和固体控制管理和方法。如果实施正确，由于总废弃物量极大减少、稀释率降低、过滤性改善，配备较智能的钻井液和固体控制系统的智能井能够减少复杂井的不利因素和总成本。
这个智能系统的关键是集成真空输送机分离器系统（负压筛）——即，岩屑运输清洁包，包括实时监控系统、过滤介质故障检测、触摸屏控制和自动化部件。因此，这套系统运行清洁安全，不存在与传统系统有关的高重力、岩屑降解、流体蒸汽污染等问题。
1、负压筛运转方式
负压筛是一种逐步变化的技术，淘汰了振动流体和固体以分离二者的传统机械过程。负压筛不振动，如此一来，传统的振动筛一词不再准确。
负压筛使用现有的振动筛技术，通过一个分配箱接收流体和岩屑。然而，当流体一进入负压筛，就开始执行独特的处理工艺。流体通过指杆或调节门均匀分配到可更换的非张紧不锈钢丝网筛布，筛布上有矩形或正方形孔。网筛有多种安装方式，负压筛使用双层网筛配置。
这个钢丝网牢牢地固定在传动皮带的上方，内含金属棒或合成材料，以支撑非张紧金属丝布，旋转进给为0至1.5英尺/秒。网筛带长17英尺，宽4.6英尺，提供的等效网筛面积为7.2平方英尺/秒。由于网筛能够自动清洁和防止堵塞，所以就不需要预滤器或粗粒过滤器。所有网筛均为美国石油学会（API）RP13C指定产品，有不同网眼范围可供使用，从而达到单次通过的最佳过滤效果。
流体通过整个网筛区域和支撑皮带时，使用真空吸附平台让流体形成真空。虽然负压筛不振动，但在作业期间向网筛带引入微振动提高了不同情况下的最大流动能力。微振动器装置在真空吸附平台与传动皮带之间，有助于在复杂情况下（比如大直径井眼、高聚合物负载或极细网筛）确保流体/固体最大程度地分离。
网筛背面有一把气刀，从网筛上清除残余固体并将其转放至排出管线。当存在粘性土（坚硬黏土）或类似岩屑时，除了气刀，还可以启动水冲洗装置。
真空系统的特性是，当可用筛孔被流动物质（网筛负荷）覆盖时，气流将更快通过其余筛孔。这样提高了气体流速，伴随着网筛不停旋转，极大阻止了筛孔堵塞，有助于最大程度减小流体从装置末端泻出成为废弃物的可能性。
此外，网筛状况监控具备两项功能。一是当网筛出现故障时，通过向控制面板实时发送信号提醒使用者。这个信号可用于通知有关人员应当维修或更换网筛，或者关闭负压筛并把流量转到另一台负压筛。如果操作员未作出反应，旁路功能自动启动，以便在紧急情况下可使用泥浆。
网筛状况监控的第二项功能是捕捉可能通过破损网筛的岩屑。这样确保有害固体不会通过系统，以免降低流体性能或者损坏泥浆泵或井下设备。因此，网筛故障大大减少。接下来，岩屑在网筛带末端上方排出，以传统方式进行处理。
通过二级过滤系统后，干净的流体在负压容器中从空气/天然气混合物中分离出来。空气和天然气从负压容器中抽出后流经负压产生装置。负压产生装置上的旋风过滤器用于捕捉通风孔中的废液、水雾或油雾。这些产出物返回在用系统。这一回收功能不仅对环境有利；而且与常规技术相比，还有助于最大程度地减少蒸发的损失：根据蒸发计算，对于管路温度较高的井而言，蒸发损失相当大。过滤后的钻井液随后通过重力流动从负压容器运回在用系统。
2、负压筛智能技术的优势
利用负压筛处理泥浆具有许多优势，在本部分总结如下。
（1） 重量
传统钻井液固相控制系统包括2至5套现代三层振动筛和1套重型HVAC系统，重量为13至25公吨（不含辅助设备）。利用负压筛代替传统振动筛系统可减轻重量30%以上（3至7吨之间）。
（2） 传感器
通过负压筛，不同传感器（比如电稳定性、粘度、pH、密度、温度）可用于实时监控钻井液性能。此外，机器内部安装的一枚摄像头提供关于钻井相关事故、控制及地质情况的宝贵信息。
（3） 人员安全
完全密封的负压筛装置始终在外壳上部保持真空，避免了雾气或天然气进入振动筛房或在振动筛房内积聚。当作业者使用逆乳化钻井液（比如油基或合成基泥浆）时，对于实施人员油雾暴露限值的国家来说，这一点尤为重要。此外，这些机器不产生振动，噪音极小。
（4） 组装与维修
负压筛便于现场组装。这些立方体结构由不锈钢制成，未组装的部件可通过标准开口运送。各个立方体可在数小时内手工完成组装。大部分备用部件都是现成的组件，便于维修使用。
（5） 海上和陆上测试结果
本部分的实测数据来自北海的海上测试和挪威Sandnes一个测试中心的第三方测试。该测试中心目前配置的最高流速为1,590加仑/分（gpm）。通过该测试报告可知，按照API170和上述参数的要求，负压筛的平均流速为530 gpm。
（6） 钻井液粘附性
北海钻井期间的平均固液比为1:0.27，与传统设备相比，大约减小了80%。这导致废弃物总量减少了接近50%。这比传统系统中认为良好标准的1:1低了许多。测量得到的岩屑含油率（OOC）范围为湿钻屑总量的2.2%至5.65%，无需配备与OOC含量有关的辅助设备。
（7） 网筛磨损
传统振动筛的预张紧网筛每张网筛平均用于2.7立方米钻遇地层。有大量数据证明，负压筛的网筛寿命长30倍——例如，最多可用于81立方米钻遇地层，具体取决于确定网筛损坏前微振动器的啮合情况。
（8） 健康、安全和环保
由于负压筛网筛重量小和立方体结构设计简单，所以，使用网筛、网筛带及其他内部部件很简单。操作员可以在两分钟内安装一块新网筛。这减少了维护固控设备所需的工时。
与预张紧网筛相比，该系统的另一优点是最大程度减少了废弃物。负压筛内的气刀与冲洗装置保持了网筛干净，确保了最佳电导率。在迄今为止的所有作业中，这两项功能消除了将堵塞页岩或颗粒用压力冲出网筛的必要性。
负压筛还在降低噪音方面取得了重大突破。当系统以90%钻井液容量运行，配备API 170网筛、使用50℃的油基泥浆时，测得机器的设备噪音级为68分贝声压级（dBA SPL），在海上工作区的噪音级为74 dBA SPL。这两个值均远远低于12小时工作日的推荐标准83 dBA（NORSOK，由挪威石油工业部和职业安全健康管理局（OSHA）制定）。
此外，负压筛的安装启用消除了固控设备引起的任何结构振动。在负压筛中，只在过滤带下面使用微振动器。因此，振动不会传输到工作区域。在所有测试中，负压筛振动测量均在可接受的范围之内。当研究排放水平时，利用负压筛装置可消除对员工的烟尘暴露。
美国的OSHA安全工作限制是，对于矿物油，在每周工作40小时期间，时间加权平均值小于5毫克/立方米（mg/m3 TWA）。柴油基钻井液的暴露限值为100mg/m3 TWA。加拿大卑诗省劳工安全局（WorkSafeBC）的一项研究指出，即使在开放振动筛房（无顶）内，也超过了这些暴露限值。利用负压筛，消除了振动筛房内对员工的油雾暴露。
3、振动筛技术发展变化的需要
负压筛是一种逐步发展变化的技术，能够在井场补充或代替常规固控设备。负压筛具备以下成本与运营优势：
（1） 减少钻井废弃物中的钻井液含量
（2） 减少钻井废弃物总量
（3） 改善固体过滤效果
（4） 由于低重力固体（地层颗粒），降低稀释比例
（5） 消除了钻井时危险气体的排放及其暴露风险
（6） 有助于消除危险硫化氢暴露
（7） 不需要员工处理压力冲洗设备（通常用于清洗网筛）
（8） 改善了固控设备的远程控制
由于石油天然气开采日益困难，高效、有效钻井变得越来越重要。作业者和最终用户工作时必须更聪明，而不是更辛苦。
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