粒子冲击钻井技术是一种能够有效提高在深井硬地层钻井速度的新的钻井技术。在粒子钻井过程中,从井底返回的钻井液中含有岩屑、破损粒子、完好粒子等固相颗粒,而这些固相颗粒要从钻井液中分离出去,同时又要保证完好粒子被分离出来以后重新进入循环系统,降低生产成本,因此就需要有一套合理有效的粒子分离系统来实现钻井液的净化和完好粒子的回收。　　 本文在充分调研了目前国内外分离或分级设备的原理后,结合从井底返回的粒子破损程度的不同和现场钻井设备布置的特点,设计了两种可行的粒子分离系统的方案,并对两者作了比较,最终优选了一种更为可行的粒子分离方案,并对分离方案中相关的关键设备如:振动筛、磁选机、脱磁器、螺旋输送机等进行了选型和参数设计,以实现粒子分离系统的连续有效运行。　　 在综合分析各种分级方法和原理的情况下,提出了综合利用离心力和气流拖拽力的方法实现完好粒子和表面破损体积小于完好粒子一半的坏粒子的分离,由此设计出了一种全新的分级设备——粒子分级机,确定了粒子分级机的关键的工艺参数和结构参数,对于重要的零件进行了强度校核,完成了该装置的零件和整体装配图以及三维图的绘制,加工出了实验样机。最后通过室内实验证明了粒子分级机能够较为有效的实现好坏粒子的分离。　　 本文所设计的粒子分离系统方案及其设备可以很好的适应粒子冲击钻井技术的需要,对整个粒子钻井的正常运行起重要作用。