随着油田开发进入后期以及聚合物驱采油的广泛应用,国内原油的重质化和劣质化特别是乳化问题日益严重,原油预处理难度大大增加。在国家“十二?五”规划所大力倡导的“节能减排”的环境下,如何提高原油的破乳脱水效果,成为石油石化企业亟待解决的难题之一。本文针对新兴的高压高频脉冲电聚结技术,在理论分析基础上,对脉冲电场作用下水滴的变形、破碎、聚并及水滴的迁移运动规律进行全面系统的显微实验研究,并对电聚结过程中水滴聚并及破乳机理进行深入探讨。本文首先对电场作用下水滴的极化变形进行理论分析,发现界面处的麦克斯韦法向应力净分量是导致水滴发生极化变形的直接原因。显微实验研究表明,电场参数(电场强度(电压幅值)、电场频率、占空比)、物性参数(分散相粒度、表面活性物质、无机盐浓度和种类、分散相pH值、不同油品性质、老化时间等)及操作参数(含水率、乳化强度、操作温度等)对高压高频脉冲电场作用下水滴的极化变形、破碎临界场强、水滴临界变形度、水滴相互靠近速率、乳状液中水滴的迁移运动速度及静电破乳效果等均存在显著影响,其中电场强度、占空比、频率间的交互作用对水滴极化变形和破碎行为的影响不可忽略。水滴破碎实验发现,随电场强度的增加,水滴的极化作用愈加明显,水滴从极化变形到一端破碎,继而发生两端破碎,直至发生剧烈的中段扯裂,出现强烈的乳化现象。在此基础上,结合理论分析,推导得出了水滴破碎条件的数学模型。水滴聚并实验发现,两水滴中心线若与电场方向存在夹角,水滴在相互靠近的同时,将沿电场方向取向排列。随水滴初始夹角的增大,水滴聚并所需时间增加,且随着水滴间距的增大,水滴靠近时间随夹角增加而大幅增加。不同水滴初始夹角条件下,随水滴间距的增加,夹角靠近速率由大变小、由正变负,水滴逆电场方向取向的趋势更为明显。随后,本文针对水滴过度极化而相互弹开的实验现象进行了机理分析,提出了“油相击穿说”和“极化拉伸说”,建立了水滴聚并破乳条件的数学模型,并针对水滴相互弹开达到平衡的条件进行了探讨。最后,在上述研究基础上,针对油包水乳状液中的分散相水滴在电场引力作用下的迁移、聚并、成链规律等进行显微实验研究,对电聚结过程中液滴聚并及破乳机理进行进一步深入探讨。上述实验研究和理论分析工作,对静电聚结过程中W/O乳状液破乳机理的深入研究奠定了基础,并为高效紧凑静电聚结设备的研制开发提供了理论依据。