载压流体混合物通过一个或多个切向入口进入水力旋流器，促使流体在装置内旋转，水力旋流器的锥形加速了流体螺旋形流动，建立了自由的旋涡，创建了大的离心力。离心力致使轻的物质(即油，游离气)游离到水力旋流器的中心，而密度大的物质(如水，固体)由于力的作用被甩到了外壁，通过在高压下保持底流，迫使旋涡的浓缩油核逆流。结果，浓缩油流流向溢流，而不含油的水流则流向底流。

通常，大部分水力旋流器用于采出液的"除油"，烃(碳氢化合物)的去除(<<1%)比排放或回注井下的采出水的处理更重要。在地面，水力旋流分离器可代替游离水脱除器。对于含有一定比例的油流分离成浓缩油流和适于处理的污水流，这种运用与井下分离运用相类似。

水力旋流器工艺设计

人们已很好地总结出制约水力旋流器分离性能的因素。一般来说，密度差大，分散粒径大和连续相粘度低均有助于分离。对于地面的采出水处理，游离水脱除器的运用，使用水力旋流器的工艺设计已相当普遍，并已经建立一套相关规范。然而，井下分离应用的经验需对这些规范重新评价。

流体剪切

剪切意指通过轴向液流速度有一个梯度。通常，剪切率高会出现紊流，发生高速液流流过静态通道的现象，通常由表示液流变化的压力变化表明。由于高剪切对分散的液滴分布会产生负面影响，所以应避免油水分离器上升物流的高剪切。在高剪切作用下，水中油分散相组成的流体混合物平均油滴直径会下降。由于脱油水力旋流分离器性能与油滴直径有关，通常，尽可能避免水力旋流分离器的上升物流的剪切作用过大。

在工艺设计中，诸如管线，控制阀和泵均可产生高剪切，通常，通过控制阀的压降越高，泵效越低，剪切速率越大，则对于分离器性能的负面影响越大。高的剪切速率同样可发生在水力旋流器本身。特别是典型的脱油水力旋流器的切向入口使油水混合物易于形成高的液流速度导致高剪切速率的产生。

据观察，在高剪切速率下，水包油颗粒平均油滴直径小于50μm对于进一步降低液滴尺寸不太敏感。