井下油水分离技术是油田进入高含水期之后减少举升能耗和减轻地面污水处理压力,提高综合效益的一项新技术。本文通过对井下油水分离的技术前沿和工程应用潜力的调研,针对水力旋流分离技术进行了研究,分析了旋流分离器速度场三个速度分量的分布规律,及油滴粒子的受力情况,在井下油水分离中分散相是油滴,连续相是水,经过分析旋流器内液滴的受力,可知径向压力场对旋流器内分散相液滴产生的径向力是液滴在径向上所受的极为重要的力,它与液滴所受的离心力及斯托克斯力同时作用,造成了液滴的径向移动。为了进一步探索旋流分离器的最优结构尺寸和操作参数,进行了三维流场数值模拟和油滴颗粒运动轨迹追踪模拟,粒子相运动仅考虑几个典型粒子在旋流器中的运动轨迹,分析研究旋流器结构和操作参数对旋流器内流场和颗粒运动的影响,进而对旋流器的进口尺寸,溢流尺寸,底流口直径三个结构尺寸和入口流量这一重要操作参数进行优化筛选。综合以上理论分析以及数值模拟结果,从油水分离系统的压力、流量的协调关系入手,采用节点分析方法,研究了电潜泵/旋流分离式井下油水分离生产系统的设计理论和方法,并且采用创新的以注入层为基础的方法,编制了一套完整的井下油水分离生产系统设计软件。并以胜利油田东辛采油厂YAA3X144油井为例进行了实例设计。本文还进行了井下油水分离效果监测和控制技术的研究,重点总结了智能系统和系统工况诊断两种监测方法,并编制了系统工况诊断程序进行了实例计算。