油井采出液通常是多物相混合液,因此需要对不同的物相进行分离收集,再分别进行后续的处理。旋流器是主要使用的分离设备,其具有结构简单、分离效率高、占地少的优点。由于本文针对的采出液是油,水,砂三个物相的混合液,因此,需要采用三相旋流器对其进行分离。目前三相旋流器的研究较少,缺少工程实际运用的参考。因此,开展关于三相旋流器内容的研究。本文首先确定了原油处理工艺路线,然后对其中重要的分离设备油-水-砂旋流器进行了设计,采用数值模拟方法以提高分离效率为目标,对三相旋流器的结构和尺寸进行了优化。本文设计的旋流器为串联型旋流器,一级旋流器为除水型旋流器,一级旋流器和二级旋流器通过中间过渡段连接。一级旋流器为双切向式入口,锥段采用双锥段形式从而提高旋流器的分离性能。在一级旋流器的底端加入了内置顶针结构,可以对油液起到聚集作用,提高油相的分离效率。二级旋流器是一个三相分离旋流器,二级旋流器采用轴入式入口提高整体结构的紧凑性,采用底流管插入的形式进行砂相的分离。由于旋流器待确定的尺寸较多,因此采用了正交试验的方法对三相旋流器的结构尺寸进行优化。首先分析各因素对分离效率的影响,对各因素优化范围进行了确定。然后利用SPSS软件生成正交表,并且采用了方差分析法,分析了各结构参数对旋流器分离效率的影响程度。由于本论文设计的旋流器为串联型旋流器,因此,在进行优化时,首先对一级旋流器进行优化,再对二级旋流器进行优化。优化后的旋流器的旋流器的油相分离效率达到了85.45%,水相分离效率达到了70.42%,砂相分离效率为99.94%。