多相流是石油工业中常见的混合流体形态,其含水率的测量是一个重要的检测参数。由于我国石油开采多采取注水开发的方式,且大多数油田已处于高含水状态。如何实时准确测量原油含水率为正确评估油井产能,及时调整开采方案,优化油气田生产结构提供重要的依据。面对国内石油生产的现状,设计出一套可实时准确监测原油含水率且可靠性高、稳定性好的含水率测量系统意义重大。本文旨在通过对油气水三相混合流体及电磁波传输特性的研究,设计一套能在井下高温高压环境下工作的多相流含水率测量系统。开展了一系列的理论研究,包括电磁波的传播及衰减,建立油水混合液的介电常数模型,分析含水率测量的主要影响因素;通过COMSOL仿真软件,对电磁波在不同含水比例的原油中的变化进行仿真,验证了单极天线的可行性;针对高温情况下含水率测量值漂移的情况设计了温度补偿电路;对原油中含一定气体做了理论分析,并且利用COMSOL对电磁波在油气水三相流中的传播进行了仿真。经过理论研究,仿真优化之后,设计了相应的射频激励电路、信号调理电路、幅度相位检波电路、温度补偿电路等,并且设计了对应的软件,形成了一套含水率测量系统。在对软硬件进行联合调试以后,在室内搭建了模拟测试系统并且进行了原油含水率测量试验。试验结果证明,本文所设计的含水率测量系统在经过温度补偿以及高压测试以后,测量的精度和分辨率较高,能满足油田实际生产的需求。