目前，国内大部分油田已开发到中后期，油水井结垢问题十分严重，尤其是硬质的、不溶解于酸的垢，难以进行化学处理，以致于套管内径变小，常规井下工具难以通过，导致无法进行正常的井下作业，给油田带来了巨大的经济损失。本论文首先对油水井的结垢机理进行了分析，研究表明由于地层水具有较高的矿化度，在环境温度和压力发生较大变化时、以及两种不同地层水混合时极易发生结垢。同时结垢过程一般可分为结晶和沉淀两个过程。油水井所处的环境、地层水矿化度的不同以及油套管的粗糙度的变化，油水井最终结垢的形式、性质、厚度会有较大的不同。针对油井垢的特点，通过目前国内外除垢技术进行调研，设计了非旋转水力—刮削式除垢工具和钻削式除垢工具，并对工具的材料、旋转喷头以及除垢钻头的布齿形式等进行了优化设计。在工具设计的基础上，通过室内试验的方法对非旋转水力—刮削式除垢工具的喷头的旋转特性及压力脉动特性以及工具的刮削特性等进行了分析，并形成了配套的工艺参数；通过理论分析的方法对钻削式除垢工具的水力参数进行了设计。最后两套工具在东辛采油厂进行了9口井的现场实验研究。在实验前首先对东辛采油厂油水井结垢的特点进行了分析，东辛采油厂由于地层水矿化度较高，生产过程中结垢主要以CaCO3垢为主，同时含有部分FeO。在分析油水井结垢特点的基础上，根据不同井的结垢特点，选择四口井采用钻削式除垢工具，四口井采用非旋转水力—刮削式除垢工具，另一口井采用先使用钻削式除垢工具再使用非旋转水力—刮削式除垢工具的方法。九口井的实验都获得了成功，表明了工具设计具有较强的可行性和可推广性。