三相分离器是油页岩地表采集系统的关键设备，采出液的分离、计量等工作都要经三相分离器完成，而分离后能否达到存储或排放标准是决定本系统成败的关键之一。目前，国内外生产的三相分离器，在特定的情况下可以达到较高的分离精度，但它们都存在着一个很大的缺陷——适应性差；另一方面，三相分离器设计理论还不完善，设计所得的分离器常常不能达到预期要求。究其原因，是对分离器内部流场研究的不足。因此，探究三相分离器内部流场的规律对分离器的设计及优化显得至关重要。本文首先根据油页岩原位开采中采出液的特点，对分离物料的特性进行了分析，探究了相关参数的确定，在此基础上，对三相分离器的设计进行了研究并初步确定了适合于本课题的三相分离器尺寸。其次，根据设计所得尺寸建立了三相分离器几何模型，并推导得出了分离器计算模型的控制方程。在此基础上，使用计算流体力学软件FLUENT对分离器内部流场进行计算仿真，分析了三相分离器的分离效果及速度压力分布规律。最后，对三相分离器的主要内部构件——聚结构件进行了不同情况的仿真计算，分析了其对分离器内部流场的影响，并得出了影响聚结分离效果的主要规律。研究结果如下：1)依照分离器尺寸设计理论设计所得分离器，气液分离能够达到设计要求，油水的分离效果则与设计要求稍有差距，需要添加聚结构件促进油水分离。2)对于入口流速较大的情况，需在入口部分添加构件减小其对流场的冲击，并在沉降分离部分添加对气体具有整流作用的构件，保证液滴沉降的顺利进行；在出口流速较大或出口情况不明的情形下，应在出口前采取措施防止涡流的产生。3)聚结构件能够减小流体运动速度，相比较而言，倾角为45°时这种作用较小。随着聚结板倾角的增大，聚结分离速度提高；但加快的油滴流动速度使油滴在板间的停留时间变短，不利于油滴在板上的聚结。4)聚结构件板间距越小，对流体运动的阻碍作用越强；板间距对聚并分离的效果并不像传统所认为的间距越小聚并分离效果越好，当板间距小到一定范围后，继续减小板间距对分离效果的提升将变得微乎其微甚至效果变差。