长期以来,油田卧式三相分离器存在着流场紊乱、油水乳化严重及段塞冲击易断流或溢流等缺点,这些缺点严重制约着分离效率的提高。本文研究了一种基于多分支T形管路与重力式分离器相结合的组合式气液分离器。基于Zhang-Sarica通用水力及液塞耗散模型,建立起流型转变前后段塞流特征参数的计算方法,并与相关研究者试验数据进行比对,结果表明,各特征参数及液塞耗散距离均与试验值吻合较好,仅液膜及液塞持液率局部存在一定的误差,但仍在工程可接受范围内。试验研究了下倾管中液塞沿程耗散演化规律,其耗散过程可以概括为:塞体楔状头部(尾部)液体在重力(或压力)的作用下,不断由管顶沿楔状气液界面脱落,进入前方(后部)液膜区。随着液塞耗散的进行,液膜区加速沿下倾管流出,长度逐渐增大,气液界面逐步光滑规整,最终塞体前部与后部相遇,形成液塞耗散完全临界状态一“尖端点”。下倾管耗散过程中,液塞做变加速度运动,不同耗散距离处的液塞加速度不同;液塞尾部速度大于液塞头部速度,液塞速度介于液塞头速和尾速中间;液塞耗散率与液塞头部或尾部速度与液塞塞体速度差值呈现明显地正相关性;低气相折算速度时,液塞速度呈指数型增长,耗散特征为“头部脱落,尾部稳定”;反之,液塞速度呈双曲线型增长,耗散特征表现为“头部稳定、尾部脱落”。下倾角的增大使得液塞头、尾部楔状气液界面逐步变得规整光滑,有利于液塞耗散,最佳下倾角介于-27°~-30°。相同工况下,特定长度的液塞经下倾管结构耗散流出时,其剩余液塞长度比随着初始液塞长度比的增大而增加,且其增长趋势越来越大,这表明,对于长度大的液塞,采用设置液塞入口均分装置的方式优于提高液塞捕集器体积。借助于Fluent模拟器,针对重力式分离器入口构件、整流板及捕雾构件进行结构模拟,优化得到了三种构件关键设计参数,形成了完备的组合式气液分离器设计方法。