油田开发后期,为了提高采收率导致部分油田采出液含水率高达90%。现有的处理工艺流程为高含水采出液经计量站计量后输送至集中处理站进行油水分离,分离出的水相输送至污水站处理为合格的注入水,注水站再将注入水升压后反输至注水井,这一过程存在能耗大,运行成本高等诸多缺陷。因此,需要有一套新的流程进行预分水。在油气集输工艺的更前端（计量站点）利用T型管分离器对高含水采出液中的游离水在井场预分离,实现“就地分水就地回注”,省去采出液经过集中处理站——污水站——注水站——注水井4个工艺流程,简化了工艺,减少运营成本。T型管分离器具有结构简单、尺寸紧凑、重量轻、压降损失小等优点,易于计量站改造,对降低输送成本具有重要的意义。本论文对高含水采出液T型管分离器在不同结构参数、操作参数、物性参数下的油水两相分离影响规律进行了系统的数值模拟、室内实验和理论分析,并在胜利油田坨90区块开展了短半径处理系统的现场试验。数值模拟方面,分析了结构参数对油水分离的影响规律。结果表明:入口充分发展段越长,分离效果越好;分支管间距的增大有效降低水出口含油率;分支管高度对水出口含油率的影响较小。分支管数目为3支通常能满足分离要求。除结构参数,分析了不同操作参数和物性参数对高含水采出液油水分离的影响规律。结果表明:水出口含油率在较高流速和分流比下会增加,分离效率随着混合流速的增加而降低,但随着分流比的增加而增加。油水分离中油滴临界直径为400μm,当油滴直径低于此值时对分离效果会产生重要影响。制作出T型管分离器适用工况边界图来预判装置的可行性。室内实验方面,搭建完成了一套多相流分离实验系统,基于该系统对T型管分离器的分离性能进行研究。在实验范围内,不同的混合流速、入口含油率和分流比下,记录并观察了各个水平管段和分支管路内的相分布和流动情况,通过取样得到了T型管分离器在不同操作参数下的水出口含油率和分离效率等实验数据。实验发现较高入口混合流速和含油率不利于油水分离,分流比越大,分离效率越高。理论分析方面,针对T型管分离器对两相流进行分离以及双出口的特殊结构,对分配集箱静压模型和汇流集箱静压模型进行了修正。采用修正后的并联管组流量预测模型计算分支管流量,将计算数据与实验数据进行对比,分支管流量平均相对误差小于5%。提出T型管分离器尺寸设计准则,并根据斯托克斯沉降公式设计出不同油滴粒径下T型管分离器结构尺寸。最后针对油田上高含水采出液集输处理工艺流程长、能耗大、运行成本高的问题,提出了“T型管分离器+柱椎旋流分离器+旋流气浮装置”组成的采出液短半径处理方案。根据现场采出液的物性参数和处理量要求进行了大量的室内实验和数值模拟,分别设计了满足要求的T型管分离器、柱椎旋流分离器、旋流气浮装置结构尺寸。在油田的实验表明,高含水采出液经过这套短半径处理系统处理后的采出液含油率可以达到规定的指标以下。