其工作原理基于离心沉降。当含有固相颗粒的钻井液在砂泵的作用下，以一定的压力和速度沿旋流器内壁螺旋进入后，由于粗颗粒与细颗粒间存在粒度差和密度差，它们所受的离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同。在离心力的强大作用下，密度较大、粒度较粗的固相颗粒（通常粒度大于 47 微米）被甩向旋流器壁面，并沿锥体螺旋下沉，终从底流口排出，落在下方的细目振动筛上进行再次分离。而其余的钻井液，即含有较细颗粒和液相的介质，则沿旋流器螺旋上升，从溢流口流出，进入后续的第三级分离设备除泥器，作进一步的净化处理。
这种独特的工作方式，使得钻井除砂器具有诸多优势。一方面，它能够地清除钻井液中的有害固相颗粒，降低对后续设备的磨损，延长设备的使用寿命。另一方面，经过除砂处理的钻井液性能得到稳定和改善，有助于更好地发挥冷却钻头、携带岩屑、稳定井壁等功能，进而提高钻井作业的效率和安全性。此外，一些先进的钻井除砂器在设计上采用了模块化结构，便于安装、拆卸和维护，且占地面积小，可适应不同的作业场地和工况。
在实际应用中，钻井除砂器广泛应用于石油、天然气钻井领域。无论是陆地钻井还是海上钻井平台作业，它都是必不可少的设备。在石油钻井过程中，随着井深的增加，地层情况愈发复杂，岩屑和砂粒混入钻井液的量也会增多，此时钻井除砂器就需要持续稳定地工作，确保钻井液的清洁度。同时，在非开挖水平定向穿越、煤层气钻井等相关领域，钻井除砂器同样发挥着重要作用，助力泥浆净化，保障施工的顺利进行。
随着科技的不断进步，钻井除砂器也在持续升级发展，未来将朝着更高处理效率、更分离粒度以及智能化控制的方向迈进，为钻井作业提供更可靠的支持 。