油田进入高含水采油期后,大量的采出水的举升和处理使得采油经济效益变得越来越低,井下油水分离技术的出现创造性地解决了“治水”的问题。井下油水分离系统（DOWS）是将现有油井举升系统与井下油水分离技术有机结合,形成同井注采系统。由于国外商家对井下油水分离技术的保密,而目前我国油田已进入中、高含水期的现状,所以对这一新技术的自行研究具有重要的现实意义。基于电潜泵井下油水分离系统和重力式机抽泵油水分离系统存在的不足,本文结合我国油田的实际情况提出了机抽用井下两级串联油水分离采油系统,对井下油水分离采油系统进行以下几方面研究工作:1)全面分析了国内外井下油水分离采油系统的研究成果和发展现状,为国内高含水油井实施系统设计和安装提出了参考依据,并结合我国油井实际情况,提出了机抽井下两级串联油水分离采油系统。2)液-液油水分离器工作时液滴破碎理论的研究,推导出了一定几何结构参数下液-液油水分离器的临界流量公式,为安装系统井的产量分析和油水分离器的结构设计提供了可靠的理论依据。3)采用结点法分析了机抽井下两级串联油水分离采油系统各种参数的协调关系,设计出了注采一体式泵,该泵将一个采油泵和一个注水泵串联,同时对分离采油系统的分离油相流道和分离水相流道进行了的详细设计。参照经典Colman-Thew旋流器模型设计了两级串联油水分离子系统,给出了注采一体式泵和两级串联油水分离器子系统的二维连接图。4)结合实际工况对机抽泵上冲程的柱塞运动规律进行研究,选取五个特殊位置对应的流量作为分离器子系统的入口速度边界条件,研究机抽泵工作时分离器的分离效率。5)通过FLUENT软件对设计的单级分离器的结构参数包括,尾管段长度、进口形状、溢流口内径、圆柱段长度、锥角大小,以及分离器的操作参数分离器入口速度、井液含水率等进行流体仿真分析,以分离器的分离效率和底流口的含油浓度作为重要考虑指标进行参数的优选。6)采用已验证的数值模拟方法对两级串联油水分离器进行FLUENT流场仿真分析,研究两级串联油水分离器内部流场分布情况,并对井液含水率和分离器入口速度等参数对两级串联油水分离器的分离性能的影响进行分析研究。通过本论文的研究工作,提出了一种新型的高含水井同井采注系统,对机抽两级串联井下油水分离采油系统进行了较深入地设计和分析,为进一步研究提供了的理论依据,而且也为其它类型采注系统研究提供一定的参考和指导。