油井产出液具有复杂的力学、物理和化学等性质，导致采出液分离成为非常复杂的工艺过程。自20世纪90年代起，国内很多油田生产进入中后期阶段。随着开采年限增长，油田含水率逐渐提高，部分油田含水率超过98％，让目前的采出液分离系统面临更大的压力，需要进行改进和优化。为了解决这些问题，一些油田在预分离工艺中采用管道式分离系统，通过旋流分离代替重力沉降。在这种背景下，研究含油率不低于0.1％的非稀疏相油滴/气泡在旋流器内的行为规律显得尤为重要。　　管道式分离技术根据启旋方式不同可以分为切向启旋和轴向启旋两种方式。切向启旋离心分离技术以水力旋流分离为主，目前已较为成熟。轴向启旋离心分离技术以导流片型分离为主，在结构复杂程度、压降和控制等方面优于切向启旋离心分离器。为了使导流片型分离技术应用于高含水率采出液预分离系统，本文通过理论分析、室内实验和数值模拟相结合的方式对旋流场中离散相（油滴或气泡）的行为特性进行了研究。　　首先，系统地研究了油滴在导流片型旋流场中的行为特性。对旋流场中相含率在0.1％-6.0％的油水两相旋流场进行了实验研究。采用Malvern粒度仪在线测试了流场中油滴粒径分布，以导流片前后油滴粒径分布表征了油滴破碎聚并状况;采用电阻层析成像技术(ERT)获得旋流场截面相含率分布，表征了油滴在旋流场中的迁移规律。在数值模拟研究中，经过对比论证，采用欧拉-拉格朗日方法求解油水分散流，通过RNG k-ε湍流模型模拟连续相旋流场耦合离散相模型(DPM)模拟油滴在旋流场中的运动，同时通过Taylor相似模型(TAB)模型和Orouke的聚并模型模拟油滴破碎与聚并过程。研究发现:旋流场中油滴在管道中心位置汇聚形成油核。油核中油相以离散相状态存在。油滴特征分布参数d50、d32和dmax似间存在着线性关系，可以拟合出油滴分布参数a和δ。不同尺寸的油滴在旋流场中破碎与聚并行为不同:小油滴在旋流场中聚并趋势明显;大油滴在15m3/h流量以下以聚并为主，在15m3/h-18m3/h入口流量区间受连续相剪切作用影响，出现破碎现象。旋流场中截面平均Sauter粒径沿下游逐渐增加，说明截面平均湍流能量耗散降低，湍流脉动更加有序。同时，油滴与旋流场之间存在着相互耦合作用，旋流场中的截面平均Sauter粒径与截面平均湍流能量耗散率在双对数坐标系下成线性关系。最后，通过无量纲旋流数和扩散数研究了旋流强度分布，确定了相收集装置的最佳区间。　　随后，通过理论、实验和数值模拟相结合的方式研究了气泡在导流片型旋流场中的行为特征。实验研究中，针对DN100管道内的气-液和气-CMC溶液在旋流场中气泡分布特征及气芯形状等展开了系统观察。采用Malvern粒度仪测试气泡粒径分布，采用ERT测试旋流场中截面相含率分布。基于旋流场气泡粒径分布测试结果，发展了Hinze的最大油滴粒径和Streiff的油滴d32粒径预测模型，使之适用于气泡特征分布参数的预测。在数值模拟研究中，基于前人研究成果，采用混合模型(Mixure)作为多相流模型，采用RNG k-ε湍流模型模拟连续相流场。研究发现:在入口流量低于20m3/h条件下，固定入口液相流量，由于相间滑移作用，气液两相旋流场中气芯宽度不随入口含气率增加而改变;入口流速高于2m/s时，入口含气率对气芯尺寸有影响;以增加表面活性剂的方式增加液相粘度、降低气液界面张力系数，在固定入口流量的条件下，气芯宽度受入口含气率影响。此外，通过研究气液两相旋流场的旋流强度分布发现，气芯的存在一定程度上降低了旋流场旋流强度。高入口流速（2m/s以上）旋流强度峰值高于实验工况(入口流量低于20m3/h)，但衰减更快。　　最后，基于上述的研究结果，设计并加工了管道式导流片型气液分离器，并进行了相关实验验证。实验结果验证了数值模拟的计算，同时证实了导流片型气液分离设备在分离性能上的优越表现:除极端个别工况低于80％外，整体分离效率在95％以上。同时，通过实验测试发现，在入口液相流量较高、气相入口流量相对较低的工况下，分离设备表现更优，可以在较大的分流比范围内保持接近100％的分离效率。