现如今油田后期生产出的采出液含水量越来越高,三次采油等驱油方式应用越来越广,以现有的旋流器仅靠离心力来实现采出液的分离变得越来越困难。基于水力旋流分离方法,提出了一种多相耦合分离方法,采用一种在油水混合液中加入第三相介质的方式,利用固体颗粒在旋流器内运动过程中推动部分油滴,增加油滴所受径向力和轴向力,从而促进油水分离,提高旋流器分离性能。基于欧拉-欧拉方法,采用离散相模型(Discrete Phase Model,DPM)模型,在不同固体颗粒物性参数和旋流器操作参数的条件下,对旋流器内固体颗粒的分布、油相体积分布、压力损失、速度场、运行轨迹特性以及分离效率等进行数值模拟分析。对多相耦合分离和常规离心分离条件下旋流器内流场进行了数值模拟对比。结果表明:在分离过程中固体颗粒能对油滴起到携带或推动作用,提高油水分离效率,使旋流器的分离效率最大可提高2.88%。利用单一变量法在不同固体颗粒物性参数条件下,通过分析旋流器内的固体颗粒分布及运移轨迹、固体颗粒停留时间、轴向、切向及径向速度、油相分布、压力损失和分离效率,得到固体颗粒最佳物性参数为:入口面射入量2000,固体颗粒密度770 kg/m~3,固体颗粒粒径0.3 mm,此时固体颗粒与油滴的耦合作用较好,对油水分离的促进作用最大,油水分离效率为96.05%。对比不同固体颗粒物性参数变化对多相耦合分离性能的影响,得到以下规律:在不同固体颗粒物性参数变化下,多相耦合分离效率都呈现出先增大后减小的趋势,继续增大射入量与粒径,多相耦合分离效率趋于平缓,而增加固体颗粒密度,多相耦合分离效率明显下降。对旋流器在多相耦合作用下进行了数值模拟,以操作参数为优化对象,通过分析固体颗粒分布及运移轨迹、油相分布、速度分布、压力损失及分离效率等优选出了旋流器的最佳操作参数范围。优选出的最佳操作参数范围为:处理量4.25 m~3/h～5.25 m~3/h,溢流分流比0.25～0.35,入口含油体积分数0.01～0.04,油滴粒径0.2 mm～0.3 mm。分析不同操作参数变化对多相耦合分离效率的影响规律得到:多相耦合分离效率变化与处理量、分流比、油滴粒径呈正相关,与含油体积分数呈负相关,油滴粒径对多相耦合分离影响最大,分离效率变化范围达到29.43%。