含水原油在管输条件下很容易形成比较稳定的原油乳状液,这极大地改变了油水两相流体的流动形态和压降规律。在其他条件一定时,乳状液的乳化特性及流动性主要受含水率所影响。因此,原油乳状液含水率的测量有助于深入认知油水两相的流动规律。目前,原油含水率的在线测量技术还有一定的局限性,本文引入电化学阻抗谱,为原油乳状液含水率的在线测量提供了一种新的方法。本文首先分析了交流电场下原油乳状液的频散特征和传导机制,建立了界面双电子层和乳状液体系共同响应的等效电路模型。设计了一套具有同轴双圆柱电极的静态原油乳状液阻抗谱测量装置,从宏观上探讨了含水率对原油乳状液阻抗谱特征的影响。研究发现,含水率的升高会导致乳状液体系阻抗值的降低,相角值的升高;基于电路模型得到的各部分电性参数都与含水率具有较好的相关性。其中,乳状液电阻Rs和双电子层扩散电阻Rd随含水率的增加而降低,而乳状液电容Cs和双电子层扩散电容Cd随含水率的增加而升高;溶液特征频率fs值随含水率的增加呈线性降低,双电子层特征频率fd则与含水率具有指数函数的关系。随后开展显微观察实验,探析了含水率对乳状液微观结构的影响规律。结果表明,乳状液液滴的平均粒径、最大粒径、单位体积液滴数量都随含水率的增加而增加;其液滴粒径分布符合Log-Normal函数特征,且均值μ与标准差σ与含水率之间存在指数关系。结合液滴分布函数及相关理论计算得到体系的电性参数,发现计算值与实验值具有一致性。经分析,含水率的变化一方面影响了乳状液体系的电性,一方面改变了乳状液液滴分布状态,从而影响了内部电荷分布和传导机制,这是含水率影响体系阻抗特征的根本原因。在此基础上,本文自主研发了一套具有搅拌系统的动态原油乳状液阻抗谱测量装置,模拟管道中的剪切环境,系统考察了含水率、温度、剪切强度及油品种类对体系阻抗的影响。研究表明,动态原油乳状液的特征频率fs与含水率之间存在线性定量关系,相关系数可达96.2%;稳定乳状液的阻抗参数随温度变化呈线性变化,而几乎不受到剪切强度的影响;对于不同油品种类的乳状液,其阻抗参数随含水率的变化规律具有一致性。最后,在上述研究的基础上,建立了以特征频率fs为主导参数、温度为辅助参数的动态原油乳状液的含水率测量模型,该模型具有一定的预测效果。该模型的建立有助于进一步探析油水两相流的流动特性,为含水率在线测量技术的发展奠定了基础。