本文采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的方法,研究了气-液-固三相旋流分离器的流场特性及分离性能。用数值模拟的方法优选分离器结构参数,并对不同操作参数情况下分离器的分离情况进行了模拟分析,明确了结构参数与操作参数对流场及分离效果的影响,通过实验研究确定分离器的最佳操作参数,并进一步验证了数值模型选择的正确性及结构优选的合理性;完成了脱气除砂一体化装置及其工艺的设计。本文采用计算流体动力学(CFD)方法,利用Fluent软件,首先对分离器的初始模型进行数值模拟,分析了分离器内部的速度分布规律、浓度分布规律以及压力分布规律等流场特性;针对初始模型结构上存在的不足,制定优选方案,对分离器的内锥、排液孔、旋流腔及溢流管结构进行优选模拟分析,确定最终的结构形式。在此基础上,研究分析了处理量、气液体积比及分流比对分离效果的影响。针对优选结构的三相旋流分离器进行实验研究,实现气-液-固三相的高效分离。通过室内实验的进行,了解了入口液流量、气液体积比、分流比等对分离效果的影响情况,并进一步证明了所设计的同步脱气除砂装置的明显效果,以及采用数值模拟方法对分离器进行优选设计的可行性。在模拟和实验的基础上,根据分离器的结构尺寸、处理能力及油田现场的实际需求,对分离器的现场应用技术进行了研究,完成了脱气除砂一体化装置及其工艺的设计,为分离器的油田现场应用奠定了基础。本文所进行的工作为进一步研究三相旋流分离器的分离机理、分离特性及开展结构优选设计提供了一定的理论基础和借鉴,为设计出高效的脱气除砂工艺提供了有益的参考。