油气集输工序在油田生产中占主导地位，是平衡石油与天然气开采和销售的重要环节，对保障油田平稳生产起到重要作用。随着我国早期开发油田生产逐步进入中后期，其开采难度逐渐加大，这对于油气集输工序等后期生产过程的精细化程度提出了更高要求，因此油气集输工序仿真模型的研究具有重要意义。本文通过理论研究和实验数据相结合的方法，对油气集输工序的核心——油气水三相分离过程进行了深入研究。通过假设足够长度的油气水三相分离设备使油水两相完全分离，得到未分离的油滴在水相当中的体积分数，从而建立能够对水出口组分精确仿真的三相分离设备数学模型。随后从低雷诺数流动理论角度对油滴沉降运动中油滴受力变化、流场边界作用、泊肃叶流场影响、油滴内部环流影响进行分析，对油气水三相分离设备的数学模型进行了修正。之后针对实际生产应用的三相分离器中平行板聚结构件对油水两相分离的影响进行了计算，得到了特定条件下聚结构件对油水两相分离效率的提高效果，对油气水三相分离设备的数学模型进行了优化。最后基于油气水三相分离设备数学模型按照实际生产流程建立了油气集输工序的仿真模型，并针对收油点来油这一典型生产过程进行了仿真，对油气集输工序仿真模型进行了验证，经实验验证仿真结果误差范围可满足工程实际需求，仿真模型具有准确性。通过本文的研究，建立了油气水三相分离设备的数学模型和油气集输工序的仿真模型，实现了对油气集输工序中油气水三相流变化的仿真。在本文最后，介绍了应用仿真模型的油气集输工序培训系统的设计实施过程，为油气集输工序仿真模型后续应用奠定了基础。