原油电脱水是目前石化行业广泛应用的传统脱水方法之一。随着我国石油采出液含水含盐量增加,传统电破乳方法出现了电场稳定性差、脱水效率低、脱水能耗高以及难以实现深度脱水等问题。为此,本文通过多物理场仿真与液滴聚结实验相结合,开展了不同类型电场下原油乳化液中液滴运动行为及聚结机理研究,以期为原油电脱水过程中脱水电场优化提供技术指导。通过建立油水两相流仿真模型,基于流体运动控制方程及Cahn-Hilliard方程的相场方法,结合液滴速度场与电荷密度等仿真结果共同分析液滴的动态受力过程,并研究电场强度、电场类型、频率和电极形式等参数对单液滴和多液滴的形变、破裂、聚结成链及聚结沉降特性的影响。研究发现:场强增大,液滴聚结速度加快,且存在临界场强和最佳频率;交流电场比直流电场更加稳定,而脉冲电场的油水分离效果比前两者更有优势;在相同有效值情况下,脉冲方波电场的液滴聚结最快,但也更易破裂和成链,脉冲三角波电场最稳定,适合处理大粒径液滴;液滴不同粒径分布对脱水效果有影响,平挂电极比竖挂电极的脱水速度更快。为验证仿真结果的有效性,在实验室中开展乳化液电脱水实验,以探明不同参数对液滴聚结的实际影响。研究结果表明:直流电场与交流电场下的液滴形变及破裂形态存在明显差异,直流电场下液滴被拉伸成“纺锤形”,破裂时会碎成几个小液滴并发生电泳现象,而交流电场下液滴形变为椭球形,破裂时形成贯穿极间的水链,与仿真结果相同;电场强度与频率共同影响液滴聚结,且存在使液滴聚结最快的临界电场强度和最佳频率,场强越大,频率对液滴聚结的影响越小;随占空比增大、液滴粒径增大、间距减小、水中含盐率增大以及油相粘度降低,液滴聚结时间都会缩短。根据研究结果,提出降压脱水新思路,即在脱水中后期适当降压,可实现深度脱水。