鉆井除泥器主要基于離心沉降原理來實現固相顆粒與鉆井液的分離。當攜帶固相顆粒的鉆井液在砂泵的作用下，以一定的壓力和速度沿旋流器內壁螺旋進入后，會在旋流器內部形成高速旋轉的流場。在離心力和重力的共同作用下，由于固相顆粒與鉆井液的密度存在差異，密度較大的固相顆粒（如泥質顆粒等）會在離心力的驅使下，沿旋流器內壁螺旋下沉，終從底流口排出；而密度相對較小的鉆井液則會沿旋流器螺旋上升，從溢流口流出，從而實現固相顆粒與鉆井液的初步分離。從底流口排出的固相顆粒，會落在下方配備的細目振動篩上，通過振動篩的高頻振動，進一步將固相顆粒與殘留的鉆井液進行篩分，使殘留鉆井液透過篩網返回循環系統，固相顆粒則被收集處理。
結構組成
旋流器
旋流器是除泥器的核心部件，其材質通常采用高耐磨的聚氨酯或高鉻鑄鐵。常用的旋流器直徑規格有 4 英寸、5 英寸等，不同直徑的旋流器適用于不同處理量和分離粒度要求的工況。多個旋流器可根據實際需求組合使用，形成旋流器組，以提高整體的處理能力。旋流器的內部結構設計，如錐角、進液口和底流口的尺寸及形狀等，都會對分離效果產生顯著影響。例如，合適的錐角能夠優化離心力場分布，提高固相顆粒的沉降效率；合理設計的進液口和底流口尺寸，則可確保鉆井液在旋流器內的流速和流量穩定，減少短路流等不良現象，從而提升分離精度。
振動篩
振動篩作為除泥器的二級分離裝置，用于對旋流器底流排出的固相顆粒與殘留鉆井液進行進一步篩分。它主要由篩箱、篩網、激振器、減震裝置等部分組成。篩網的目數一般在 140 - 200 目之間（網孔尺寸約為 74 - 104 微米），可根據鉆井液中固相顆粒的實際粒度分布情況進行選擇。激振器通過偏心塊的高速旋轉產生激振力，使篩箱做高頻振動，促使固相顆粒在篩網上不斷跳動、翻滾，從而加速殘留鉆井液與固相顆粒的分離。良好的減震裝置則能有效減少振動篩工作時對周邊設備和基礎結構的振動影響，保證設備運行的穩定性和可靠性。在一些先進的除泥器設計中，振動篩還配備了自動張緊裝置，可實時調整篩網的張緊度，確保篩網在整個使用壽命周期內始終保持良好的篩分效果，避免因篩網松弛導致篩分精度下降。
分流管匯
分流管匯負責將砂泵輸送來的鉆井液均勻分配到各個旋流器中，并控制進入旋流器的鉆井液流量和壓力。它通常由管道、閥門、流量計、壓力表等部件組成。通過調節閥門的開度，可以控制進入每個旋流器的鉆井液流量，保證各旋流器工作狀態的一致性和穩定性。流量計和壓力表則用于實時監測鉆井液的流量和壓力參數，為操作人員提供準確的數據參考，以便及時調整設備運行參數，確保除泥器在工況下運行。此外，分流管匯的設計還需考慮到鉆井液的流動阻力和壓力損失，采用合理的管徑和管道布局，以減少能量損耗，提高系統的整體運行效率。
砂泵
砂泵是為鉆井液提供動力的設備，確保鉆井液能夠以足夠的壓力和速度進入旋流器。它一般采用離心泵，具有流量大、揚程適中的特點。砂泵的性能參數，如流量、揚程、功率等，需要根據除泥器的整體處理量和系統壓力要求進行匹配選擇。為了適應鉆井液中含有固相顆粒的特殊工況，砂泵的葉輪、泵體等過流部件通常采用高耐磨材料制造，以延長設備的使用壽命。同時，砂泵的密封裝置也至關重要，良好的密封性能能夠防止鉆井液泄漏，保證設備的正常運行和工作環境的衛生。在一些大型鉆井作業中，為了提高系統的可靠性和備用能力，通常會配備多臺砂泵，采用一用一備或多臺并聯運行的方式，以滿足不同工況下的鉆井液輸送需求。