目前主流的钻井除砂器均基于水力旋流分离原理工作，其核心组件是旋流器：

进料： 来自振动筛处理后的钻井液（仍含有较细的砂粒）在一定的压力（通常0.2-0.4 MPa）下，通过进料管沿切线方向高速进入锥形容器（旋流器）。

旋流 产生： 切向入口的设计使钻井液在锥体内产生强烈的高速旋转流场。在离心力的作用下，密度较大的固体颗粒（砂粒）被甩向旋流器的内壁。

沉降与分离：

底流（Underflow）： 被甩向壁面的重颗粒（砂粒及少量泥）在重力作用下，沿着内壁螺旋向下运动，从底部细小的底流口（排砂口） 排出，形成“伞状”或“绳状”的泥砂混合物（通常排入钻井液罐的沉砂仓或收集槽）。

溢流（Overflow）： 中心区域形成低压区，密度较小的清洁钻井液（液相及少量极细颗粒）形成向上的内旋流，从顶部的溢流管（涡流导管） 排出，返回钻井液循环系统（通常进入除泥器罐或直接进入循环罐）。

分级点（Cut Point）： 旋流器对颗粒的分离效率不是绝对的。其“分级点”（D50）是指分离效率为50%的颗粒粒径。除砂器的设计目标分级点通常在15-74微米范围。小于该粒径的颗粒更倾向于进入溢流，大于该粒径的颗粒更倾向于进入底流。

钻井除砂器通常由多个旋流器（并联）安装在一个共同进料分配器（旋流器总成/除砂器总成） 上构成，以增加处理能力。