井下油水分离装置是通过在井下使用旋流器使处于不同密度的油和水分离，达到富油液举升和达标液回注的目的，世界海上各大油田正在使用井下油水分离装置的有曹妃甸油田、Alliance油田等。井下油水分离装置的核心设备是液液分离水力旋流器，国内对旋流器研究起步较晚，目前多处于仿制阶段，缺乏系统的研究，对实际生产过程中出现的问题，凭经验修改旋流器某一结构参数，往往并不可靠，因此对水力旋流器进行结构优化及分离性能分析十分必要。本课题围绕液液分离用双锥水力旋流器这个核心问题，通过数值模拟仿真优化旋流器各结构参数，同时研究不同操作参数对旋流器分离效率的影响。在此基础上搭建试验台，提取实验数据并与模拟结果进行对比分析，验证模拟仿真的正确性。针对中海油某油田实际工况计算水力旋流器主直径，根据前人研究成果初步确定旋流器其他结构参数，并用Fluent软件模拟仿真，优化旋流器各结构参数；在旋流器结构优化的基础上，分析入口流量、黏度、比重等不同参数对旋流器分离效率的影响；并与实验结果进行对比。通过模拟仿真得出旋流器溢流口直径为5mm、大锥角为20°、小锥角为3°时旋流器内部流场最合理。对于优化的旋流器结构，一定范围内分离效率随入口流速增大而增大，当入口速度大于11m/s时，分离效率会有所下降；黏度由0.0013Pa s增大为0.013Pa s时，旋流器分离效率由61.1%降低到21.7%；比重为0.95时，旋流器基本失去了分离能力。