钻井除砂器主要指的是旋流除砂器，其工作的核心原理是离心沉降。

切向注入与旋流形成：被砂泵加压后的钻井液，沿着设备进液管的切线方向被泵入一个上部呈圆柱形、下部呈圆锥形的旋流腔内。这种切向进入的方式，立即使液体在腔内开始高速旋转，形成一股强烈的涡流。

离心分离：在高速旋转产生的强大离心力作用下，钻井液中密度较大的固相颗粒（如砂粒）被甩向旋流器的内壁。而密度较小的清洁液体则趋向于在中心区域运动。

固液分道扬镳：被甩向壁面的重颗粒在重力作用下，沿着锥形壁螺旋向下运动，最终从底部的底流口（排砂口）排出。而净化后的钻井液则在涡流中心形成一股向上的内旋流，通过顶部的溢流管返回循环系统。

一般而言，直径在8英寸至12英寸的旋流器被称为除砂器，主要用于分离钻井液中粒度为47至76微米的固相颗粒，是钻井液净化的二级固控设备。

根据技术集成度和应用场景的不同，除砂器主要有以下几种形态：

独立式旋流除砂器：由一组相同尺寸的旋流器组成，结构相对简单，处理能力取决于旋流器的数量和尺寸。

除砂清洁器：这是更先进和常见的配置。它将旋流除砂器与一台高频振动筛合二为一。旋流器分离出的含液量较高的底流（即排出的砂粒和少量液体）直接落到下方的细目振动筛上。振动筛进一步将液体回收，同时排出更干燥的钻屑，从而显著减少钻井液的浪费，这对于成本高昂的钻井液来说至关重要。

除砂除泥一体机：为了适应更紧凑的作业空间和更高的效率要求，出现了将二级除砂和三级除泥功能集成于一体的设备。这种一体机可以同时处理不同粒径范围的固相，结构紧凑，功能强大。

选择合适的除砂器并正确操作，是发挥其效能的关键：

选型依据：首要考虑因素是钻井泵的最大排量。所选除砂器的总处理能力应至少为泵排量的125%，以确保能完全处理所有返出的钻井液。同时需考虑井深、地层岩性、钻井液类型（如是否加重）等因素。

操作规范：

必须先经过振动筛处理的钻井液才能进入除砂器，以防止大颗粒堵塞旋流器。

需维持合适的进口压力（通常为0.2-0.4MPa），压力过低会削弱离心力，影响分离效果；压力过高则可能导致设备过度磨损。

当使用加重钻井液时，通常不建议启用除砂器，以免将昂贵的重晶石等加重材料一并除去。

维护保养：定期检查旋流器内壁的磨损情况，特别是底流口的尺寸，磨损过大会影响分离精度。使用后需及时冲洗干净，防止钻井液凝固堵塞。