注水采油是补充地层压力、提高采收率的重要方式,随着我国各陆地油田进入高含水开发期,注水采油早已成为主要的油田生产方式,这导致后续的采出液脱水及污水处理量大大增加。根据相关规定,油水分离（脱水处理）后的含油污水必须进行处理后才能回注或外排,因此各采油厂都建有相应的污水处理设施。根据处理后水的去向不同,其处理工艺及设备也不同,在国内应用最广泛的处理工艺过程包括:自然沉降、混凝沉降、过滤以及反冲洗。沉降处理在沉降罐中进行,一般要求其具有处理量大、运行稳定、分离效率高等特点,能够尽量降低后续处理工艺负担。但在实际运行中发现,现有的沉降罐结构及沉降工艺往往难以达到上述要求,存在着运行周期长、沉降效率低、效果差及污水成分对沉降罐运行影响较大等缺陷,影响了油田污水回注质量,增大了污水处理成本。本文利用计算机技术,通过对油田污水沉降过程进行数值模拟分析,对揭示污水沉降处理过程的特点和规律及提高沉降分离效率具有重要意义。鉴于油田生产数据保密要求及生产工艺参数不能随便更换,直接对实际油田污水沉降处理的数值模拟结果无法进行实验验证,且无法保证仿真结果的准确性。本文根据实际油田污水处理沉降罐模型以及油田污水处理的工艺过程,设计油田含油污水处理实验室沉降罐并搭建实验室油田污水处理实验台,从油田现场采集油田污水,利用实验室沉降罐进行多次沉降实验,并采集相应的浊度、浓度分布、速度分布等参数与计算机模拟结果进行对比分析,确保数值模拟过程采用的两相流模型和湍流模型及计算方法正确。在此基础上,继续通过数值模拟方法探究实际油田含油污水沉降处理过程中速度场和浓度场的变化规律,分析影响沉降罐工作效率的因素;对比普通沉降罐与添加斜板后的沉降罐内流场特点,对沉降罐内的斜板结构进行优化。具体研究内容和步骤分别为:针对含油污水处理的沉降环节,分别建立实验室沉降罐几何模型与实际油田生产沉降罐几何模型并进行网格划分,利用实验室沉降罐进行沉降实验,得到相应的沉降实验数据后进行实验室沉降数值模拟分析,通过不断调整两相流模型、湍流模型和边界条件使数值模拟结果与沉降实验结果相符,并且多次实验均能保证实验结果与模拟结果一致。对实际油田沉降罐的数值模拟是本文的重点,研究典型重力式沉降罐油水分离过程中浓度场、速度场的分布规律,选择沉降罐内不同位置的4条观测线,导出观测线上浓度、速度数据,利用Origin绘图软件做出不同观测线位置上浓度、速度变化的二维线图;探究沉降高度与配液口数量对沉降效率的影响。本文最后建立添加斜板后的沉降模型,探究沉降罐中部添加斜板对沉降罐内流场的改善、对油水分离效率的影响,将添加斜板后的沉降罐与普通沉降罐相同观测线上的油液浓度、速度场对比,发现添加斜板后的沉降罐的处理效率远高于普通沉降罐的效率;最后对斜板倾角与间距进行优化。