气液分离处理是CO2驱油田地面集输工艺中的重要环节,其分离效果对污水处理等后续环节影响较大。段塞流工况对分离器冲击和原油发泡的问题,是CO2驱采出流体气液分离面临的主要困难。本研究针对以上困难进行新型气液分离器的选型、设计和模拟验证。针对某油田CO2驱气液分离器面临的困难,结合油田生产实际,通过广泛调研和比选,借鉴气田常用双筒气液分离器的二级分离设计思路,结合某油田CO2驱采出流体的物性参数,参照《油气分离器规范》等相关标准,完成双筒气液分离器的结构尺寸计算。通过对某油田CO2驱油井管线模拟,获取段塞流入口条件时其液塞长度、持液率等段塞特征参数,为分离器入口边界条件设置提供依据。对段塞流等不同工况和不同预置液位下的气液分离进行模拟,通过内部流场定性分析和气相出口液体体积分数等定量分析进行研究。模拟结果表明双筒分离器在高高液位段塞流工况下,其气相出口液体和液相出口气体体积分数分别为3.9%、8.1%,远低于单筒分离器的最低值19.5%和48%,其压力损失不超过单筒分离器的10%。对比两种分离器的模拟结果,验证双筒分离器气液分离效果更优。针对采出流体含有大量气泡导致的原油发泡问题,通过数值模拟比选和优化聚结板结构尺寸,确定具有较优发泡原油处理能力的聚结板。对比三角形、蛇形和流线型这三种聚结板的气液分离和消泡效果,比选出具有较优效果的聚结板,并进行结构尺寸优化。依据波纹聚结板的气液分离效率相关理论,结合生产实际,优化聚结板的板间距和回转角。通过不同尺寸的三角形聚结板模拟结果,选择30mm板间距和105°回转角的三角形聚结板作为较优方案。本文针对CO2驱采出流体气液分离面临的两个主要问题,结合工程实际完成新分离器选型、设计和模拟验证,比选和优化聚结板结构尺寸。通过数值模拟和定量定性分析,验证双筒气液分离器能适应不同入口工况条件,优化设计后的聚结板能够提高消泡和气液分离效果。该研究能为CO2驱油田在气液分离器和内构件的选型、设计及优化等方面提供技术指导。