目前我国大部分油田已进入中高含水期,进入高含水期开采之后,产油量递减加快。继续使用常规采油设备,会增加地面污水处理成本,降低地面油水分离设备的使用寿命,增加油田设备的维护费用和成本。针对油田产油高含水的现状,考虑采用同井注采技术,使井下分离出来的水直接回注,从而使采出液含水率大大降低。随着井下油水分离逐渐被广大学者所重视,必将对生产产生重大的影响。对于分散相为油滴的油水两相流体,油滴分离过程受斯托克斯定律控制。在稳定流动中,油滴的直径和油滴的上升速度成正比相关。所以,油水分离器的作用是通过沉降杯的几何结构使流体的流动稳定及增大油滴的聚并效率和碰撞频率。本文研究的目的是:油水分离器沉降杯几何结构的几个因素对流体流动和油滴聚并的影响,并得到这些几何因素的最优组合。本课题采用理论分析研究了油水分离器的油水分离机理,结合油水分离机理研究了油水分离器沉降杯倾角、棱数、棱角、分离前含水率对油水分离效果的影响;利用量纲分析法及室内实验所得数据确定分离后含水率的基本表达式。通过室内实验对理论分析中得到的结论进行验证;利用流体计算软件模拟油水两相流体在沉降杯中的流动,通过模拟所得结果,分析油滴的聚并效率和碰撞频率。并通过实验对设计方提供的18种油水分离器进行优选,得到油水分离效果最好的。