世界上多数老油田已进入开发中后期,产液含水已达到相当高程度。油田产水量上升必然导致开发费用、水处理费用的增加,增加环境治理的压力,给经济和环境带来巨大的负面影响。为了使濒临经济开采极限而被迫关闭的老油田重新获得开采,提出了一种井下多相分离及回注新技术,该技术可以在井下对油水砂等的混合液进行分离,将分离出的富油液连同砂粒举升至地面,干净的水通过特殊管道直接回注而保持地层压力。本文就是基于上述设计理念,采取以试验研究和理论分析相结合的方式,在实验室模拟井下工况,在优化水力旋流器单体结构的基础上进行了多流程组合分离试验研究,针对不同的分离要求设计不同的分离流程进行研究,考察物性参数和操作参数对系统分离性能的影响,对局部结构参数进行优化,使整机运行达到合理满意的效果。最后针对分离后三股不同流量、不同压力流体的混合,展开了流压匹配试验研究。通过系统全面的实验研究,优化出了旋流器单体的最佳结构,初步设计出针对各种工艺要求的分离系统,确定了各种流程下合理的操作参数;解决了油砂混输的难题,为将来系统的选型提供了参考依据。