鉆井除泥器與除砂器同屬離心式凈化設備，核心原理均為離心沉降，但針對細顆粒的分離特性，其結構參數與運行機制更具針對性，整個凈化過程分為三個關鍵環節：
首先是加壓進料環節，經振動篩、除砂器預處理后的鉆井液，由專用渣漿泵以0.25-0.35MPa的壓力、6-9m/s的流速，沿旋流器切線方向高速射入，在筒體內迅速形成螺旋狀渦流場。相較于除砂器，除泥器的旋流器直徑更小，因此能產生200-400倍于重力的離心力——這是實現細顆粒分離的核心保障。
其次是分級分離環節，在強大離心力作用下，密度略高于鉆井液的泥質顆粒、細砂被甩向旋流器內壁，沿錐形筒壁做螺旋下降運動，形成“外螺旋流”；而凈化后的鉆井液則向中心軸匯聚，形成流速較慢的“內螺旋流”向上攀升。這一過程中，5μm以上的細顆粒被捕獲，避免其在鉆井液中累積。
是排放環節，細顆粒固相從旋流器底部的底流口排出，形成濃度較高的“泥膏狀”底流，經收集槽導入振動篩進行二次處理；凈化后的鉆井液則從頂部溢流口流出，進入除砂除泥一體機的儲漿罐，或直接輸送至下一級凈化設備（如離心機）進行超精細處理，完成鉆井液的循環復用。