目前，井下油气分离器在高油气比采油井中已得到广泛应用，但由于缺乏对油气分离器分气机理的基础性研究，油气分离的过程及分气效率均没有有效及准确的计算，这直接影响了油气分离器的结构设计及抽油井的泵效。深入开展井下油气分离器分气效率的研究，对提高抽油系统的管理水平、提高抽油井泵效、改进油气分离器的结构设计等方面具有重要意义。 本论文针对井下油气分离器分气机理及分气效率开展研究，系统分析了不同油气分离器的分气原理及结构尺寸的敏感程度，并应用气液两相流动的基本理论，建立了以液相为连续相，气相为分散相的三维流动模型，创新性地提出了用概率模型描述气泡在流场中的分散状态和几何尺寸，从理论上解决了井下油气分离器在不同工作条件下分气效率的定量求解问题。应用数值差分方法对模型进行求解，采用控制容积法和幂函数方案建立了离散化方程，完成了对方程的求解，求解具有良好的稳定性和收敛性。开发了相应的分析计算软件，软件功能齐全，操作方便，应用性强。同时针对油气分离器的工作特性，建立了专用的实验装置，对油气分离器进行了实验研究，得出了井下油气分离器的工作特性曲线，并对各种影响因素进行了分析。计算结果和实验结果吻合较好，说明理论模型能够较准确地描述分离器的分气过程。 本论文运用了机械设计、机械仿真、流体力学、采油工程、计算机编程等多学科知识，以确定井下油气分离器分气效率为目标，建立了井下油气分离器工作过程中气液分离的数学模型，所得到的研究成果可用于指导井下油气分离器结构尺寸优化，同时也能对不同油井选择油气分离器的结果进行预测，从而可实现以提高油井系统效率为目标的油气分离器的优选，为提高抽油系统的系统效率和科学管理水平提供了工具。