油田采出液大部分为乳状液,化学法破乳是乳状液破乳的主要方法。破乳剂在油田应用广泛,但破乳剂的破乳机理学界尚未统一。目前研究人员认同的破乳机理有顶替机理、絮凝聚结机理、反相机理、增溶机理和界面电荷中和机理等,其中顶替机理最被认可,但目前尚没有方法可以定量评价破乳剂的顶替能力,也没有直接的证据表明破乳剂顶替能力与破乳性能是正相关关系。本文建立了一种单液滴原位顶替法,搭建了相应实验装置,研究了几种破乳剂顶替天然乳化剂(沥青质和胶质)能力和破乳性能的关系,为破乳机理的深入认识和油田快速筛选破乳剂提供了参考。本文首先提出了单液滴原位顶替法的实验思路,推导了计算破乳剂顶替面积的公式,公式中主要变量包括不同顶替时间下破乳剂浓度Ct、破乳剂的单分子覆盖面积和饱和吸附量;通过光纤渐逝场传感器在线分析系统,获得了计算公式中所需破乳剂浓度Ct的表达式;利用界面参数一体测量系统、蠕动泵和磁力搅拌器搭建了单液滴原位顶替评价装置。然后利用单液滴原位顶替评价装置系统对比了不同破乳剂顶替能力以及浓度和温度对破乳剂顶替能力的影响。通过界面张力实验测定获得不同温度下四种破乳剂(1#、2#、3#和4#)分子在计算公式中所需的单分子覆盖面积和饱和吸附量,发现随着温度的升高,破乳剂的饱和吸附量降低,单分子覆盖面积增大;在油水界面天然乳化剂(沥青质、胶质、沥青质+胶质)吸附情况相同的条件下,破乳剂顶替的效率为3#>4#>2#>1#;破乳剂浓度增大,破乳剂的顶替效率随之升高,顶替效率和浓度呈现近似线性关系,其中效果最好的3#破乳剂顶替效率能在实验条件下达到286%;温度升高,破乳剂顶替的效率升高,但幅度不大,即影响顶替效率更重要的因素是破乳剂浓度。最后,针对不同油样进行了破乳剂性能评价实验。对于沥青质含量较高(6.78wt%和9.87 wt%)的原油,破乳剂性能排序为3#>4#>2#>1#,与破乳剂顶替能力排序一致;对于沥青质含量较低(1.94 wt%)的原油,破乳剂性能排序为1#>2#>3#>4#,与破乳剂顶替能力排序并不一致,说明顶替能力与破乳性能的正相关关系与原油中沥青质含量相关;温度升高和破乳剂浓度增大,破乳剂破乳性能增强,这与破乳剂顶替能力变化规律一致。