近年来,随着国内主力陆上油田及部分海上油田的油井采出液含水率逐年增加,部分区块采出液含水率已经达到95%以上,导致常规的原油加工及炼制工艺已经很难适应高含水原油的处理。因此,基于电场破乳技术的原油电脱水装置开始应用于石油炼制加工的工艺流程内。在以水驱为主的二次采油和多元混合驱采的三次采油应用中,由于常规的原油电脱水装置采用的电极结构多为金属裸电极,并且所用电源频率不高,因此在运行过程中频繁出现处理不达标甚至电极短路等现象,严重影响国内原油产量与外输油品质量,并且难以保证生产流程的稳定运行,这样使得原油炼制加工的难度进一步加大。针对上述研究背景,本文提出了一种基于高频电场破乳技术的原油电脱水装置,用于处理杂质含量较多、含水率较高的原油乳化液,从而改善原油炼制工艺,提高原油产量及油品质量。本文的研究内容包括:高频电场破乳小型实验样机破乳效果验证实验、基于高频电场破乳机理的原油电脱水器电极结构设计以及原油电脱水器整体结构设计。首先,通过理论计算结合数值模拟的方法对装置内部电场形式与场强分布进行优化设计,结合计算结果与模拟结果确定装置关键结构及特征尺寸;随后,以液滴沉降速率及分离器相界面方程为依据,结合适宜的水力停留时间确定电场破乳模块及分离模块的安装位置,同时对电脱水器内部各功能元件进行选型,并对装置逐步进行性能及结构优化,完成高频电脱水装置的整机结构设计;最后通过设计小型电脱水装置破乳性能实验,验证高频电场脱水技术对不同含水率油水乳化液的破乳分离效果,证实了所设计电脱水装置具有工程应用可行性的同时,给出了不同含水率下的电场参数最优值及对应的适宜调节范围。采用新型高频电脱水装置,可以在不发生短路击穿的情况下使极板间电场强度相比于常规电脱水器提升20倍,并且采用高频电场可以使待处理原油达到更好的处理效果,针对含水率大于10%的油水混合液,新型电脱水装置尤其能够表现出超越常规电脱水器的工作效率。