油水分离作为油田地面系统一项复杂的工程,其涉及设施结构、工艺流程、运行能耗、运行效果、运行稳定性、经济合理性及安全环保性。受地质特征、开发方式及举升模式等影响,采出液性质不断变化,使得普通“两段式”脱水工艺呈现处理难度增大、处理效果变差、处理成本提高及运行趋向不平稳等难题,直接影响到低碳经济背景下油田地面地下一体化开发方案的有效实施。本文围绕聚合物驱采出液处理,根据游离水脱除和乳化水分离“两段式”处理工艺流程,在分析例证脱水站运行实践的基础上,利用数值模拟及室内实验方法,考虑含水率、含聚浓度等变化带来采出液性质的差异及其对矿场处理过程的影响,描述了“一段”游离水脱除器分离流场特性及影响因素,优化了游离水脱除器结构及运行参数,揭示了分离流场与电场耦合作用下“二段”乳化水分离特性及影响。结果表明,对于“一段”游离水脱除器,其稳流和聚结单元是稳定流场构建与油水分离性能提升的关键,优化提出了相同工况下可提升游离水脱除率近15%的“椭球形立板孔箱式”入口构件、“变径椭圆形孔板式”分液板构件及“倒梯形板式”聚结板构件结构;对于“二段”电脱水器,分离流场与电场的耦合作用影响着其内部压力场分布、流线特征、油水界面演变及油相体积占比分布。优化适配于聚结板式游离水脱除器处理含聚采出液的运行参数为:70～75%的来液含水率、4500～5000m~3/d的来液处理量、40min的来液停留时间,可使油出口含水率控制在15%以内,游离水脱除率达到近80%,该“一段”分离效果满足后续进入“二段”电场脱水的来液指标要求;优化适配于含聚采出液“两段式”脱水工艺的电脱水运行参数为:方波脉冲电场类型、2.0k V/cm左右的电场强度、3k Hz左右的供电频率、20min左右的来液停留时间,可使油出口含水率低于1.5%,乳化水分离率高于90%。基于所优化运行参数,构建了适配于含聚采出液油水提效分离的运行技术界限图版。