在传统的原油开采过程中都会面临油水分离的问题。随着三次采油的广泛应用,原油采出液中的含水量大大上升,同时伴随着的成分更加复杂,乳化程度提高,大大增加了油水分离的难度。纳米粒子（NP）破乳剂成为近年来油田开采领域研究的热点,本论文在课题组多年来相关研究工作的基础上,以凹凸棒纳米材料为研究对象,通过对其表面进行改性功能化,制备了多种凹凸棒基纳米粒子破乳剂,研究了他们对O/W型原油乳状液的破乳性能,并对其破乳机理进行了探讨。主要研究成果如下:（1）以凹凸棒为原料,对其表面接枝长链分子,设计、制备了AT-APTES、ATAPTES-STA和AT-OTS凹凸棒纳米粒子破乳剂。通过FT-IR、SEM和zeta电位等手段表征分析了所制备材料的结构组成和形貌,证实了目标产物的形成。测量接触角和纳米粒子材料在油水界面分布表明AT-APTES-STA纳米材料具有良好的两亲性和界面活性。瓶试法对几种改性凹凸棒纳米材料破乳行为的评价发现,AT-APTES-STA纳米粒子是一种能够在低温条件下实现对原油乳状液快速、高效破乳的新型纳米粒子破乳剂。破乳剂剂量、乳液p H以及破乳温度对AT-APTES-STA的破乳性能具有一定的影响作用,在破乳剂剂量900ppm和p H=7的条件下,破乳效率高达96.7%。相比之下,AT-APTES的破乳效率相对较低,而AT和AT-OTS两种材料基本不具备破乳性能。通过对比所制备几种改性凹凸棒纳米材料破乳性能的优劣,揭示了纳米粒子破乳剂具备优异破乳性能应具备的几个特征:a)破乳剂应具备良好的两亲性和界面活性;b)结构上具有与油水界面活性分子相互作用的官能团。这对纳米粒子破乳剂的设计、制备具有重要的指导意义。（2）通过将凹凸棒纳米材料接枝氧化石墨烯（GO）制备了新型的凹凸棒-氧化石墨烯纳米复合材料（AT-GO）。利用FT-IR和TEM等手段对材料的结构进行了表征,证实了AT-GO复合材料的成功制备;通过zeta电位测量分析了AT-GO材料和油滴表面的带电性质,发现在p H=4-8范围内,两者表面带相反电荷,这对材料的破乳性能至关重要;采用油水分配法评价了材料的表面润湿性,结果表明所制备的AT-GO复合材料具有良好的两亲性和界面活性。采用瓶试法对AT-GO复合材料对原油乳状液的破乳性能进行了分析评价。发现,随着复合材料中GO质量分数的增加,AT-GO材料的破乳性能逐渐提高。研究进一步发现,所制备的AT-GO纳米复合材料可以在较宽的p H范围内实现对原油乳状液的高效破乳。对复合材料的破乳条件进行了优化,发现该破乳剂在剂量700ppm、p H=8和室温条件下对原油乳状液的破乳效率达到95.2%,说明AT-GO是一种具有优良破乳性能的纳米粒子破乳剂,能够在低温条件下对原油乳状液实现快速、高效破乳。（3）与传统化学破乳剂高温下长时间破乳过程相比,本文所制备的改性凹凸棒纳米粒子材料在室温下就可以实现对原油乳状液的快速、高效破乳。对NP材料的破乳机理进行了分析讨论,提出了NP材料对原油乳状液的破乳机制。NP材料破乳剂需具有良好的两亲性和界面活性,能够很好的分散在乳状液连续相中,并能快速到达油水界面,与油水界面上沥青质等乳化活性分子稳固结合（结合力一般包括静电吸引、氢键及π-π/n-π等作用）,外界搅拌、振动等机械作用力为NP材料提供足够的动能,破坏油水界面保护膜,促使分散的液滴合并,实现油水高效分离。这一过程,不需要破乳剂材料对原有油水界面间活性物质的替代,而且外界机械能发挥了重要作用,因此可以实现室温条件下的快速、高效破乳。