油田开采进入中后期,油层压力下降,油井产量大大减少,为了实现油田高产稳产并获得较高的采收率,必须对油田进行注水。在对多油层非均质的油田进行注水开发时,精细化分层注水解决了在纵向和平面上由油层渗透率的非均一性而引起的层间矛盾、层内矛盾、平面矛盾等一系列问题。在油田高含水后期和特高含水后期的开发过程中,对分层注水技术的研究,是达到精细化分层注水和多油层高效注水,提高油田开采率的重要手段。因此,开展油田分层注水的技术研究十分必要。本文通过对国内外油田分层注水工艺的发展过程和发展现状的研究,选取分层注水工艺中的同心调配方式,设计了一种分层注水一体化装置,对其各部分结构进行了设计,并对其进行了力学分析和水嘴口流场仿真。总的来说,本文主要完成了以下几方面的工作:(1)根据装置的任务要求和工作环境,进行了系统总体方案设计,对主要工作构件—测调仪、配水器进行了结构设计,并阐述各机构的工作原理;利用SolidWorks完成了各机构的三维建模;(2)对装置进行了力学分析,在ANSYS Workbench中建立了主要受力零部件的有限元模型,对测调仪及配水器中的主要受力零部件进行了仿真分析计算,得到了零部件的应变及应力情况,为以后结构的优化提供了依据;(3)运用流体力学理论对水嘴口流场进行了分析,以FLUENT流场分析软件为自己出,对水嘴口流场模型进行了仿真计算,分析得知在模拟环境中,水嘴口开度、注水量与进出口压差、局部损失之间的关系;(4)对分层注水系统的其他组成部分的功能做了分析,并对主要组成部件做了选型。本文通过对分层注水一体化装置机构的力学理论分析和仿真模拟分析验证了结构设计的正确性,并通过对水嘴口流场的仿真分析,验证了装置工作的合理性。并用微电机进行调节配水阀的开度,在流量计和温度、压力检测传感器的作用下完成井下参数检测和注水流量调配,达到精细化注水的目标。