油气水分离系统是油田地面工程的重要组成部分,也是海洋石油开采过程中的重要工艺环节。由于海洋采油平台或海底水下生产系统的操作空间和承载重量都受到严格限制,这就对油水分离系统提出了更高的要求。为了减小分离器尺寸,提高分离效率,近几年来管道式分离技术逐渐引起了国内外学者的关注。本论文针对管道式分离技术中的柱型旋流管和T型管等关键部件开展了较为系统的工作,研究主要包括了室内实验、数值模拟和现场试验三部分。　　 室内实验方面,在不同的流型、混合流速、相含率和分流比下,观察了柱型旋流器的相分布和两相流动情况,得到了柱型旋流器的油水分离规律。通过分析影响分离性能的无量纲参数,推导出了油水分离效率的预测模型,该预测模型对底流口含水率的计算误差可控制在±2%以内,对溢流口含油率的计算误差可控制在土10%范围内。同时,针对T型管道分离技术,开展了超稠油(20℃,μo=1680mPa·s)水两相在倾斜管中的流动研究。通过大量的实验工作,绘制了超稠油水两相倾斜管流型图,并得到了两相流动压降变化规律。　　 数值模拟方面,采用欧拉多相流模型研究了柱型旋流器内的流场特性和相分布特征,给出了分流比、入口混合流速、长径比、入口结构和溢流管结构等参数对柱型旋流器的相分布、除油率和水中含油率的影响。通过对T型管路分支管的结构形式研究发现,倾斜布置的分支管路有利于油水两相的分离。　　 现场试验方面,根据天津渤西处理厂的现场实际情况,开展了柱型旋流器和T型管等核心部件的数值模拟工作,确定了部件的主要结构和尺寸,为分离器设计提供了理论基础。通过现场连续性中试试验表明,油水混合物通过新型油水分离系统后水中含油率降至100ppm以下,远低于现有分离器所能达到3000ppm的指标。　　 这些实验研究和数值模拟成果对管道式分离器的关键部件(柱型旋流器和T型管)的结构优化设计和稠油掺水减阻效率研究提供了理论依据,为新型油水分离系统的下一步工业化应用奠定了基础。