井下油水分离技术是一项高效、环保、节能的新技术,但是其装置结构复杂、适应性差、成本高等问题一直制约着此项技术的发展,针对以上问题,本文提出几种新型式的井下油水分离系统的设计方案,主要介绍了采用电动潜油形式的设计方案,动力泵采用离心泵或螺杆泵,同时简单介绍了地驱螺杆泵形式的井下油水分离系统设计方案,并介绍了相应的可调底流过流面积的井下一体化管柱结构,这些新方案的提出为井下油水分离技术的进一步发展打下基础。首先,进行了井下油水分离系统节点分析,系统依托各个节点,各部分协调工作,实现预期的工作流程。在此基础上介绍了电动潜油离心泵、电动潜油螺杆泵和地面驱动螺杆泵井下油水分离系统的设计方案,并介绍了井下油水分离系统的主要部件,包括电泵机组、串联式双级水力旋流器等。其次,介绍了井下油水分离同井采注管柱结构,对各部分及相关工艺进行了说明。重点介绍了底流调节机构的设计方案,介绍了底流调节结构的工作原理及各部分的结构。第三,依托计算流体力学软件FLUENT,对井下双级水力旋流器进行了仿真研究。通过对单相流场的仿真,得到了单锥与双锥旋流器内流场的速度分布和压力分布规律,并分别得到了两级旋流器的压降规律,通过对比不同分流比和流量下的仿真结果,分析了操作参数对旋流器内流场的影响;通过添加多相流模型,对旋流器的两相流场进行仿真模拟,并对两级旋流器的分离性能做出了评价。最后,进行了井下油水分离器的地面试验研究,通过地面试验分析了分流比、流量等操作参数对底流含油量的影响。