水力旋流器因其具备体积小、分离性能好、设备的可靠度高、组合工艺安装灵活等优势而被广泛应用于海油开采平台。目前,市场上不同结构形式的除油水力旋流器种类繁多,功能多样,对于结构的优化已趋成熟。但是在工程应用现场,往往由于对待处理含油污水的物性参数以及旋流器的操作参数等非尺寸影响因素的不确定,从而无法充分发挥其分离性能。为了更好的将旋流器应用于生产实际,本文将内流场理论、CFD模拟和实验研究完整的结合起来,对多种影响旋流器分离性能的非尺寸因素及影响规律做了系统的分析,并提出一套以旋流技术为核心的适合海油平台的一体化污水处理工艺技术。对增强现有水力旋流器的适应性,推动其配套工艺的进一步开发具有一定的指导意义。对除油水力旋流器的工作原理和其内流场的基本特性进行概述,并对分散相油滴的受力情况以及各作用力对油水分离过程的影响做了分析,结果表明,油滴在旋流器内流场中,主要受离心力和径向压力梯度产生的径向作用力,油水两相在它们的共同作用下发生分离;在旋流器的内外旋流区存在Magnus效应,加速了油水两相的分离;切应力的存在,造成了油滴的旋转变形以及破碎乳化,对旋流器的分离效率有直接影响。从而在理论上对旋流器内流场的运行规律有个定性的认知,为后期的数值模拟和实验研究的正确评估奠定了基础。利用Gambit软件,建立了双锥型水力旋流器的计算域模型,并用六面体网格对其进行离散化。合理地选用了湍流模型、多相流模型、压力速度耦合算法以及合适的边界条件,然后利用Fluent软件对旋流器内强湍流场进行了数值求解。首先,对模拟出来的除油水力旋流器内流场的压力分布以及速度分布情况进行了分析,结果表明:圆柱段和大锥段的压力变化梯度较大,有较大的能量耗散,小锥段的压力变化不明显,其主要功能是维持原有旋流状态,延长停留时间,强化分离效果;然后,分析了不同油滴粒径中值下入口流量与水力旋流器综合分离效率的关系,结果表明:随着入口流量的变大,旋流器的综合分离效率是先升后降,并且综合分离效率会随着油滴粒径中值的增加而增加,但是粒径过大或过小都将严重影响分离效率;入口流量与油滴粒径之间有着密切的联系,流量过大,会导致油滴的破碎和二次聚结;最后,分析了不同入口含油浓度下分流比对水力旋流器综合分离效率的影响,结果表明:分离效率随着分流比的增加而升高,分流比达到一定值后,分离效率有下降趋势,因为随着分流比的增大,从溢流口流出的水的体积会增大,综合效率会相应的降低。可见,旋流器存在一个合适的分流比范围,并且在满足效率的前提下,分流比越小越好。另外,分流比值比入口油相体积分数值大时,才有可能达到理想的分离效率。上述模拟结果为开展工艺试验提供了指导。开展了以旋流处理为核心的几种单体技术串联组合工艺流程的试验研究。依托室内与中海油南海西部WZ12-1-PUQB平台,结合数值模拟结果,首先分别对旋流器和聚结器单体进行原理性试验,界定了各自的最佳运行参数,然后,对旋流与聚结组合工艺的流程进行了优选,最后在优选“旋流+聚结”工艺后端增加了“斜管”和“过滤”工艺设备,形成一套完整的组合工艺流程,并验证了其优良的工艺性,为后续工业应用提供了技术参考。