在气井生产中,应用井下气水分离技术可将气井的产出水直接在同井中回注。螺旋式气液分离器应用井下同井回注技术进行井下分离可以解决高含气井中螺杆泵使用效率低的问题,实现井下气液分离、产出水回注和采气于一体,具有良好的经济效益和环保效果。本文结合沈阳采油厂的井下工况设计了可用于井下回注工艺的螺旋式气液分离器,分析了螺旋式气液分离器的工作原理以及详细研究了螺旋分离器的结构参数和操作参数对分离器性能的影响。基于Euler-Euler方法,以RNG k-ε模型为湍流模型,应用控制体积法及SIMPLE算法建立了螺旋式气液内部两相流场的数学模型,利用FLUENT软件对螺旋式气液分离器的内部气液两相流场进行了数值模拟,计算得到了分离器内部流场的速度分布特性、压力分布特性以及气液两相流分布规律。应用数值模拟方法对结构参数不同的螺旋式气液分离器进行了模拟计算,详细研究了结构参数的变化对螺旋式气液分离器的压降以及分离效率的影响。通过计算,综合能耗和分离效率的因素得到螺距为25mm,螺旋圈数为5的螺旋式气液分离器为计算得到的最佳结构,分离效率可以达到95.28%。并通过对此结构的对不同排量和不同气液比的截面速度的分析,得到了分离器内流场分布规律。对螺旋式气液分离器实验结果与数值模拟进行比对,对比结果稍有差异,但趋势相同,验证了所建立的数学模型和所采用的数值模拟方法的正确性和可行性。