油田生产的产出液中通常会含有水、天然气等物质。随着油田深入开发,地层能量降低、油层脱气,高含气井将不断增多。电潜泵作为一种人工举升方式,在油田的开采中有着广泛的应用。电潜泵由于其工作机理,对游离气比较敏感,当含有大量游离气体的井液进入电潜泵机组时,将会导致泵的工作性能下降,严重时甚至会产生气蚀、气锁,造成泵的排量中断,极大的降低举升效率,严重影响油井正常生产。本文针对上述问题,提出了一种先分离后混输的设想。根据这一设想,基于中科院力学研究所多相流实验平台,设计研制了室内实验样机,开展了室内实验研究,分析了气液两相混合输送时的流动特性,包括其流场相分布、压力、分流比等。此外,通过对比实验结果,验证了所建数值模型分析的可靠性,开展了工程全尺度数值模拟研究。研究结果验证了先分离后混输设想的可行性,为实际工业应用提供了理论指导。论文具体研究内容如下:首先,设计室内实验样机,开展实验研究。通过改变入口混合流量、含气率和分流比,分析了不同工况时井下气液分离混输结构中气液两相的分离效果及流动特性。结果表明,对于不同的来液条件,井下气液分离混输结构均可实现气液两相的分离、混输且效果较好,验证了本文所提出的先分离后混输设想的合理性。其次,论文基于室内实验建立了数值分析模型,开展数值模拟分析,并将模拟结果与实验结果进行比较,验证了模型的可靠性,证明模拟采用的欧拉多相流模型和RNG k-ε双方程湍流模型的合理性。最后,基于已选择的数值计算模型,开展了工程全尺度模拟计算。分析了实际工程应用条件下井下气液分离混输结构中的气液两相流动特性。结果表明,在气液两相在混合输送过程中,对于实际的工程工况,气液的分离和混输效果较为理想,本文所述的先分离后混输的设想能够较为理想的实现电潜泵在高含气井中的安全稳定运行。论文研究成果为提高高含气油井中电潜泵的举升效率,提升油井产量提供了一种可行方法。