多相流动体系广泛存在于自然界和工业生产中，油水两相流的参数检测一直是现代石油工业关注的热门问题之一，其中流量是油水两相流测量中一个非常重要的参数。但是油井井下流体的流动状态十分复杂，致使流量的测量难度很大。本文基于小管径电磁流量传感器对油井井下油水两相流流量测量进行了深入研究。首先，针对二维情况下小管径电磁流量传感器响应特性分析准确度差的问题，建立了三维情况下含多个油气泡时小管径电磁流量传感器的理论模型，进而分析了不同油气泡以及横截面、纵截面等效油气泡对传感器的响应特性，得出了非导电物质对虚电流分布影响的规律，为小管径电磁流量传感器结构优化提供了理论基础。其次，针对小管径电磁流量传感器内部磁场分布不均匀和非导电物质对测量结果影响大的问题，研究了小管径电磁流量传感器结构优化设计方法。进行了三种不同尺寸励磁线圈和磁芯结构的仿真实验，得到了传感器励磁线圈和磁芯的最优结构。对传感器流道进液口处进行了安装多孔板的优化设计，减小了油气泡对传感器的影响，提高了传感器的灵敏度。最后，研制了小管径电磁流量传感器，设计了传感器驱动电路。对传感器进行了低频方波励磁，和驱动电路构成了电磁流量计。在大庆油田模拟井上进行了垂直单相水流流量测量实验、垂直油水两相流流量测量实验和水平油水两相流流量测量实验，验证了小管径电磁流量传感器和驱动电路的准确性。