一套完整的DOWS系统包括多个子系统，其中最关键的是能够实现油水分离的分离装置。根据分离装置原理的不同，DOWS系统可分为三类——重力分离式DOWS系统，旋流分离式DOWS系统和尚在研究阶段的膜分离式DOWS系统。
重力分离式DOWS系统的原理是利用油套环空中油和水密度的不同进行分离，密度大的水沉在下部被注入注水层，而密度小的油浮在上部被举升至地面。其概念最先由美国德士古(Texaco)公司提出，并于1994年8月研发了双作用泵系统(DAPS，Dual Actior【Pumping System)应用于该装置。同时授权Axelson(己被Dresser OilTools收购)进行制造和销售。该装置主体由上部入口阀、下部入口阀、注入阀、被活塞分隔开的上泵室和下泵室组成。上部入口阀位于油水界面的上部，下部入口阀位于油水界面下部，封隔：器用来将生产层和注水层进行封隔。当抽油杆上冲程时，上泵室容积减小，其中的油水混合物被举升至地面，而下泵室容积增大，油套环空中的水通过下入口阀流入下泵室，从而完成排油吸水过程。当抽油杆下冲程时，上泵室容积增大，油套环空中的富油混合物通过上入口阀进入上泵室，而下泵室容积减小，泵室中的水通过注入阀被注入到注水层中，从而完成吸油注水过程。1998年6月，Texaco提出了一项新的专利一一三作用泵系统(TAPS，Triple Action Pumping System)作为DAPS的改进型。其基本原理与DAPS没有本质区别，只是其下部多了一个小柱塞，由于面积比较小，因而可以提供更高的注入压力，因此可用于注水层渗透率低或注水压力高的油井。