原油脱水是原油加工过程中的重要生产环节,其中电聚结法兼具环保性和高效性的优势,已得到广泛应用。然而由于缺乏相关基础理论和静电破乳微观机理的支持,非均匀电场下液滴的静电聚结机制未得到深刻揭示。为此,本论文提出非均匀电场下基于EHD理论的电脱水方法,针对原油破乳过程中液滴极化变形、液滴-液滴聚并和液滴群聚并进行深入的多尺度微观仿真与理论分析,全面总结非均匀电场下各因素对W/O乳状液静电破乳特性的影响规律。首先,基于Cahn-Hilliard相场方法,建立非均匀电场下的液滴变形动力学仿真模型,分析液滴的变形过程以及流场、电场、速度场、表面电荷密度和受力的分布规律,研究影响分散相液滴极化变形行为的主要因素。动力学仿真结果表明:液滴变形度曲线和表面电荷密度变化曲线与电场波形相似,且表面电荷密度分布的非均匀性是液滴作介电泳迁移运动的主要原因。在一定范围内增大平均场强、非均匀系数和液滴半径,减小界面张力和连续相黏度,可使液滴极化变形程度增大,电场频率存在最佳值20Hz,但当平均场强过高、非均匀系数过大时,液滴易发生拉伸破碎现象。而后,建立非均匀电场下的液滴-液滴聚并动力学仿真模型,分析液滴-液滴聚并过程以及流场、电场、速度场和受力的分布规律,研究影响液滴-液滴聚并行为的主要因素。动力学仿真结果表明:非均匀电场产生的切向电场力使液滴周围流体产生回转运动,加速相邻液滴在静电引力作用下的聚并过程。在一定范围内增加平均场强、非均匀系数和液滴半径,减小液滴间距、夹角、界面张力、连续相黏度和初始位置离中心电极距离,液滴聚并效果更优,且存在最佳电场频率20Hz及最佳电场波形半正弦波。最后,建立非均匀电场下的液滴群聚并动力学仿真模型,分析液滴群聚并过程并研究影响液滴群聚并行为的主要因素。动力学仿真结果表明:液滴群在聚结过程中,两侧的连续相流体会出现较大涡流,在相互接触并发生融合的液滴之间处出现非对称性的内外部环流。在一定范围内,增加非均匀电场的平均场强,能够减少未聚并小液滴的个数,增大液滴群的平均粒径和聚并概率,有利于节省聚并时间及后续聚并过程的进行。上述数值研究和理论分析工作,对指导电脱水器及现有电脱水技术的改进、提高油田脱水效率、保障油田生产等方面具有重要的指导意义。