目前主流的鉆井除砂器均基于水力旋流分離原理工作，其核心組件是旋流器：
進料： 來自振動篩處理后的鉆井液（仍含有較細的砂粒）在一定的壓力（通常0.2-0.4 MPa）下，通過進料管沿切線方向高速進入錐形容器（旋流器）。
旋流產生： 切向入口的設計使鉆井液在錐體內產生強烈的高速旋轉流場。在離心力的作用下，密度較大的固體顆粒（砂粒）被甩向旋流器的內壁。
沉降與分離：
底流（Underflow）： 被甩向壁面的重顆粒（砂粒及少量泥）在重力作用下，沿著內壁螺旋向下運動，從底部細小的底流口（排砂口） 排出，形成“傘狀”或“繩狀”的泥砂混合物（通常排入鉆井液罐的沉砂倉或收集槽）。
溢流（Overflow）： 中心區域形成低壓區，密度較小的清潔鉆井液（液相及少量極細顆粒）形成向上的內旋流，從頂部的溢流管（渦流導管） 排出，返回鉆井液循環系統（通常進入除泥器罐或直接進入循環罐）。
分級點（Cut Point）： 旋流器對顆粒的分離效率不是的。其“分級點”（D50）是指分離效率為50%的顆粒粒徑。除砂器的設計目標分級點通常在15-74微米范圍。小于該粒徑的顆粒更傾向于進入溢流，大于該粒徑的顆粒更傾向于進入底流。
鉆井除砂器通常由多個旋流器（并聯）安裝在一個共同進料分配器（旋流器總成/除砂器總成） 上構成，以增加處理能力。