油田开发后期,含水量持续增加导致开采成本的增加;当生产井含水率达到98%以上时已经接近甚至达到经济开采极限,严重影响油田产量。因此,如何减少采出水量,如何减少注水和油气集输系统能耗,已成为保持油田有效可持续发展的关键问题之一。上世纪90年代末美国提出了井下油水分离技术,其通过油水分离器完成井下油水分离,水回注至指定地层中,而油被举升至地面,该项技术因其控水、稳油方面的优势在国内外油田得到较好应用。2005年,大庆油田采油一厂研制出多杯等流型井下油水分离系统,并与东北石油大学合作进行了多杯等流型井下分离器相关项目的研究。本文介绍了水力旋流型和重力式两种常用井下油水分离系统的结构、工作原理及适用范围,详细介绍了多杯等流型井下油水分离器的杯型结构的发展历程,结合相关理论分析了其油水分离过程和原理。结合斯托克斯公式和聚并前后油滴粒径和速度变化对油滴在沉降杯中的运动状态进行了判断,结合目前三种聚并效率模型对油滴聚并效率及其影响因素进行分析,最后通过分别讨论油滴在单根纤维上的聚结和在纤维床层内的聚结理论和聚结模型,分析出了纤维润湿性、床层厚度、混合液流速、入口油浓度等因素对其油水分离效率的影响。通过以上理论分析,发现通过油滴聚并可以增大油滴粒径,能够进一步提高分离效率。在室内建立井下油水分离器的模拟实验装置,利用分光光度计测量分离前后含水率变化情况,得到杯内填料种类、填料填充量及填料直径等因素对分离效率的影响。对填料优化后的分离器与分离器进行对比,证明杯内装填0.15mm、12g尼龙丝的分离器比原杯内装填覆膜石英砂的分离器的油水分离效果更好。