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SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage,蒸汽重力辅助泄油技术)作为一种高采收率的稠油开采技术正在得到广泛应用。在SAGD开采初期,通过水平井注入大量蒸汽对进行循环油层加热,蒸汽加热油层过程中产生了大量的含有稠油和泥沙的高温高压过热水的混合物,后者返排至地面被称之为SAGD循环预热液。预热液中由于含大量胶质、沥青质含量高的稠油、粒径分布小的泥沙导致稳定性极强,破乳脱水困难,严重影响SAGD新井的顺利投产。现有处理方法存在产生大量老化油需外输处理、工艺流程复杂、引入化学破乳剂导致脱出废水COD值偏高等缺点。本论文以SAGD预热液为研究对象,采用向预热液中加入脱水剂,可增加油水密度差和大幅降低稠油粘度。根据Stokes公式可知,这可加速油水沉降分离以达到破乳脱水的目的。优选出最佳脱水剂以及最佳脱水分离条件,并对分离后的下相进行离心分离,达到油水分离彻底、充分回收超稠油的目的。通过实验,向预热液中加入剂油质量比为0.8的脱水剂、在90℃保温沉降分离24h,可使预热液油相含水量降至1.02%,水相含油率降至0.63%。脱水剂再生实验表明,在蒸馏温度140℃～150℃条件下蒸馏回收脱水剂2h,脱水剂回收率可达到99.70%,稠油含水率由1.02%降至0.40%,达到管输稠油含水率(0.5%)要求。通过对沉降分离后的下相进行离心分离,水相含油量由0.63%降至0.07%,进一步回收超稠油。对离心分离后得到的废水进行混凝实验可知,废水中加入混凝剂PATV (120mg/L)混凝沉降20min后过滤,可使废水含油量降至1.8mg/L,达到污水排放一级标准；机械杂质含量降至低于5mg/L,达到污水排放一级标准；COD值降至34,达到污水排放一级标准。提出SAGD预热液脱水分离工艺流程,并根据工艺流程设计了中试实验基本流程。在此基础上设计中试实验装置并进行了中试实验研究。中试实验结果与实验室研究结果基本一致,表明SAGD脱水技术具有很好的现场可行性。提出了7000m3/d SAGD预热液分离工艺的初步装置概念设计,对分离过程中用到的各个主要设备进行了设备尺寸以及操作参数的初步计算。