对于零散的低渗透区块、小规模油田,同井采注水是保持合理油藏压力、维持油田长期高产稳产的有效、易行的方法。所谓同井采注水技术,就是在注水井内,选择油层段以上的水层作水源,射开水层,然后下封隔器将水层与油层隔开,再用泵增压,将从上部水层采出的水直接注入油层。为保证注好水,需要在同井采注水工艺管柱中增加水处理装置,严格控制注入水中的固相物质的浓度和粒径,减少对油层的损伤。本文在充分调研、分析国内外同井采注工艺管柱设计经验的基础上,根据井下工作环境、处理介质的要求,提出了一种能较好地实现过滤和除砂的工艺管柱结构形式,分别介绍了可投捞过滤器、螺旋除砂器、惯性沉降除砂装置在本工艺中的作用、结构特点和工作原理,并完成了对动力设备、封隔器、测试装置等配套选取。螺旋除砂装置是同井采注水处理系统的重要部件,其性能优劣是决定工艺得以实施的关键。该装置的结构尺寸是通过数值模拟结合室内试验来确定。选取代数滑移混合模型(ASM)为螺旋除砂器内流两相流模型,选取雷诺应力模型(RSM)为湍流模型,基于控制体积法,应用SIMPLE算法,对螺旋除砂装置展开数值模拟研究,得到了螺旋除砂器内流的速度场、压力场、液砂浓度分布及湍动能等分布及变化规律。通过螺旋除砂结构参数变化对分离性能影响分析,得到螺旋除砂器最佳结构参数和理论分离效率。并分析了操作参数变化对螺旋除砂器压力降和分离效率的影响。对于螺旋式除砂器开展室内试验研究,验证设计结构的分离性能,通过试验摸清除砂器结构参数及操作参数对分离效率的影响,确定操作参数变化对分离效率影响的关系。从而进一步完善井下除砂器的结构和性能,实现对结构的优化改造,达到井下高效分离的目的,也为实际工艺应用提供可靠的依据。