处于中后期开采阶段的油田采出液含水率普遍较高,开采过程中需获取采出液含水率指标作为油田生产的指导性数据,但管输采出液存在油水分布不均、层间密度差别、流动状态多变等现象,采用常规取样方式获取的采出液油样代表性差。为解决以上问题,本课题设计了一套集采出液混合与自动取样为一体的混合取样设备。论文的主要工作和研究成果如下:(1)从影响取样代表性的流场因素入手,提出增加静态混合设备提高采出液的混合均匀度。分析了不同混合器的特点和实际应用现场的工况条件,采用压损梯度小,混合效果优良的SK型静态混合器作为采出液混合设备。(2)通过数值模拟技术对SK静态混合器结构做出了优化设计,确定了最优结构参数。对影响混合效果和压力损失的静态混合器的不同结构参数(长径比、扭转角度、厚度、单元个数)分别进行了油水两相流数值模拟研究,明确了SK型静态混合器的混合机理以及油水混合效果与不同结构参数的关系,同时分析了油品参数(粘度、含水率、日产量)对混合效果和压力损失的影响;当混合单元个数为6-8个,长径比为1,混合单元厚度4mm,扭转角度为120°时的混合效果最好,并且压力损失满足工业要求,能够保证后续单点取样的代表性。(3)设计了一套自动取样器,实现了管线取样的自动化。时间比例和流量比例取样功能设定适用于不同生产井况,提高了采出液组合样的代表性;采用动态取样环路防止了死油的产生;设计了具有回弹复位功能的取样管,实现了全封闭取样功能。(4)设计了油水混合与自动取样实验系统,对样机的混合效果、压损以及自动取样功能进行了实验。实验结果表明:不同流量、不同含水率、不同流态下的油水两相流流经静态混合器后能实现均匀混合,自动取样器能够自动的获取代表性油样,压力损失满足技术指标≤0.05MPa的要求;混合效果和压力损失与仿真结果具有较好的一致性,一定程度上验证了仿真分析的正确性。