目前，我国陆地上大部分油田主要采用注水开发方式，并且大多已进入高含水开发期，污水采出量逐渐增加。采油污水是高污染物质，必须进行严格的处理，但随着油田开采的深入，聚驱、三元复合驱油等工艺的逐渐应用，采出污水的组成及性质已发生了改变，传统的沉降处理工艺出现了设备处理量降低，处理效率降低，污水沉降时间过长等现象，难以满足生产要求。受工艺的限制，目前立式沉降罐仍为油田应用最为广泛的油水分离设备，在实际生产中具有重要地位，因此，对立式沉降罐内油水分离特性进行研究，确定影响沉降罐油水分离的因素，研究有效提高沉降罐的除油效率的方法具有重要意义。首先，在大量文献阅读和现场调研的基础上，对工程上常用的油水分离设备进行了分析，概括给出了不同设备的工作原理及结构特性。其次，以油田上常用的立式沉降罐为主要研究对象，基于CFD方法，建立了沉降罐的物理模型和数学模型，并进行了网格划分，采用FLUENT软件对1200m3沉降罐进行三维数值模拟，从沉降罐内部流体的速度场和浓度场两个方面进行分析，主要在以下几方面开展了工作：1．对沉降罐内部流场进行分析，从沉降罐内速度场分布方面入手，通过给出其内部轴向及径向不同位置处的流速变化曲线来描述沉降罐内流体的流动规律，同时对其浓度场分布情况进行研究，了解油水在罐内的分离情况；2．分析影响沉降罐除油效率的因素，主要有两个方面，一方面为油水性质及沉降罐运行的相关参数，另一方面为沉降罐的内部结构。其中第一方面主要包括油水性质、油滴粒径、沉降时间，油水性质主要表现为油滴及水相的粘度。深入分析每种因素对沉降罐除油效率的影响情况，研究结果表明，水相粘度越低，油滴粒径越大，沉降时间越长，沉降罐的除油效率越高，且不同的因素均在一定数值范围内对沉降罐除油效率影响较明显，为现场实际生产提供了指导方向。3．针对沉降罐除油效率较低这一问题，提出了一种结构改进方法，在保证沉降罐进水口面积相同的前提下改变配液管的形状，通过计算表明，改进后的沉降罐内流场明显相对平稳，除油效率也有所提高，由原结构的71.3%提高到了80.0%。