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本论文针对目前国内潜油电泵油气分离器型号单一、分离效率低，存在油井间歇出油、系统效率低下、检泵周期短等生产实际问题，通过开展不同工况条件下的油气分离器工作机理研究，分析分离器流场变化规律，建立分离器内部流场两相流分离模型，并用计算机仿真技术实现对分离过程的仿真研究，同时，采用自主设计的室内台架试验和现场实测相结合的方法对模型及计算结果进行验证。本论文采用基于两相流理论、计算机仿真技术和实验技术相结合的一种新的分离器设计方法指导油气分离器的设计，为设计出满足不同工况条件的新型高效油气分离器提供理论依据和新的方法，从而提高整个潜油电泵系统的效率，节约采油成本，扩大潜油电泵的应用范围，最终达到提高油田开采经济效益的目的。 本论文主要完成了以下几个方面的工作： (1) 完成国内外潜油电泵油气分离器资料的收集，并对资料进行了分析。 (2) 利用先进的机械设计及自动化软件(Pro／E)完成了中原油田生产的YQF-98-N8和YQF-98-N9两种油气分离器零部件三维实体模型的建立、结构装配和干涉检验。 (3) 通过对YQF-98-N8和YQF-98-N9两种油气分离器的结构进行分析研究，找到了影响油气分离器分离效率的结构参数，确定了分离器研究方案。 (4) 完成了分离器分离机理研究，建立了油气分离器两相流分离模型。 (5) 利用FLUENT软件，完成了油气分离器两相流分离的数值模拟，并对结果进行了分析，找到了分离器分离效率与结构、油气比等参数之间的关系。 (6) 完成了油气分离器性能试验装置设计和试验方案的设计。并对YQF-98-N8、YQF-98-N9和新型分离器作了分离效果测试，对数学模型和计算方法进行了验证。 (7) 以流体分析结果为依据，确定适合不同油气比的新型油气分离器的结构参数，完成了新型分离器的结构设计。