钻井除泥器与除砂器同属离心式净化设备，核心原理均为离心沉降，但针对细颗粒的分离特性，其结构参数与运行机制更具针对性，整个净化过程分为三个关键环节：
首先是加压进料环节，经振动筛、除砂器预处理后的钻井液，由专用渣浆泵以0.25-0.35MPa的压力、6-9m/s的流速，沿旋流器切线方向高速射入，在筒体内迅速形成螺旋状涡流场。相较于除砂器，除泥器的旋流器直径更小，因此能产生200-400倍于重力的离心力——这是实现细颗粒分离的核心保障。
其次是分级分离环节，在强大离心力作用下，密度略高于钻井液的泥质颗粒、细砂被甩向旋流器内壁，沿锥形筒壁做螺旋下降运动，形成“外螺旋流”；而净化后的钻井液则向中心轴汇聚，形成流速较慢的“内螺旋流”向上攀升。这一过程中，5μm以上的细颗粒被捕获，避免其在钻井液中累积。
是排放环节，细颗粒固相从旋流器底部的底流口排出，形成浓度较高的“泥膏状”底流，经收集槽导入振动筛进行二次处理；净化后的钻井液则从顶部溢流口流出，进入除砂除泥一体机的储浆罐，或直接输送至下一级净化设备（如离心机）进行超精细处理，完成钻井液的循环复用。