同井注采工艺主要将高含水的混合液进行油水两相分离,由两套泵组分别构成采出泵与注入泵,被分离的油相被采出泵举升至地面,水相则被回注泵回注至地层下。同井注采技术的核心内容为井下油水分离系统,一方面该工艺面临井下产出液含气时会严重影响油水分离效率的问题;另一方面目前有大量油井应用潜油螺杆泵将地层下的原油举升至地面,若大量气相进入螺杆泵腔内会在其壁面产生气蚀现象,严重时可能会气锁停泵,这将对井下安全生产构成严重威胁,因此有必要提出适用于高含气螺杆泵井的气液分离器,避免气相对油水分离造成的不利影响以及对井下螺杆泵造成的潜在危害。针对同井注采工艺中现行的由单级水力旋流器构成的井下油水分离系统,采用计算流体动力学分析方法（Computational Fluid Dynamics,CFD）分析不同含气量对分离系统内流场变化及分离性能的影响规律;然后提出一种新型适用于螺杆泵井气液分离器,同时创新性将气液分离器嵌至电机与螺杆之间以完成工艺配套连接方案;利用响应曲面设计方法（Response Surface Methodology,RSM）完成井下气液分离器结构参数优化,优化后的气液分离系统在不同含气条件下仍能保障气液两相高效分离,间接排除气相对后续油水分离以及螺杆泵产生的不利影响。对优化后的井下气液分离器开展内部流场特性及分离性能分析,分别研究不同进液量、气相浓度、入口压力条件对内部流场特性的影响规律及气液分离器性能变化情况,进而归纳总结其对不同工况的分离适用性,结果显示:气液分离效率随着进液量的增多而逐渐增大、随着气相浓度的升高呈现先增大后减小的趋势、随着入口压力的增大而逐渐减小;同时构建含气条件下室内气液分离器试验系统,对新型气液分离系统的最佳处理量进行应用效果研究,最终统计实验数据并得到不同操作条件对气液分离器分离性能影响规律,实验结果表明设计的气液分离器在保障分离性能情况下可满足不同工况应用条件,说明其分离效率较高同时适用性较为广泛,为井下气液分离器的进一步推广应用提供切实的实验及数据支持。