原油破乳是油田生产中的重要环节,通常施加高强电场可促进油中水滴发生聚并,加速油水分离。然而,驱油药剂的存在将改变液滴界面的动态响应,致使液滴间难以发生聚并,电脱水器的脱水效率降低。目前经典的静电聚并理论难以阐明这一科学问题来指导工业生产。本文通过微观实验研究了直流电场作用下油中水滴的聚并准则与界面特征演变规律,揭示了复杂液滴发生不聚并的微观机理以及聚并过程中的界面响应规律,主要研究内容和结论如下:研究了物性参数和电场强度对液滴临界聚并条件的影响,发现在电场作用下油中水滴受到极化相互靠近、碰撞,随后存在三种行为:聚并、不聚并、聚并-分裂,液滴的聚并角度βc是决定液滴能否发生聚并的核心参数。通过大量微观实验数据,分析得到了电导率、界面张力、粒径和电场强度对液滴聚并-不聚并临界条件影响的相图。研究结果表明可通过调整碱和表活剂含量,促使液滴从不聚并区域向聚并区域转变,可用于指导电脱水器的设计和运行参数的优化。重点分析了界面张力和电场强度对相同粒径液滴聚并界面特征的影响,证明了相同粒径液滴的聚并过程中内部流场和压力场成对称分布。在本研究中液桥直径的增长符合连续相粘性控制定律,不同表活剂浓度下液桥直径与无量纲时间（t/τ）0.5成正比关系,且符合同一线性规律,表活剂分子在液滴界面和体相中的运移扩散会增加液滴的聚并时间。不同Ca数下液桥直径的增长与无量纲数（t/（τtanα0））0.5成正比关系,且随着Ca数的增加斜率逐渐减小,证明了液滴的初始接触角度α0是Ca数影响液滴聚并时间的根本原因。针对电场作用下不同粒径液滴的聚并过程进行了分析,发现液桥的增长方向向较小液滴倾斜,并伴随有“蘑菇头”射流。液滴粒径比增加加剧液滴聚并不对称性的增加,液桥直径与液桥角度逐渐偏离线性关系。液滴聚并时间随着液滴粒径比的增加和表面活性剂浓度的减小而增加。在液滴聚并过程中,“蘑菇头”射流的宽度逐渐增加,速度逐渐减小,但射流的流量基本保持不变。随着粒径比的增加和表活剂浓度的减小,液滴间毛细压差增加,将导致射流流量增加。实验结果表明可通过预处理乳状液,优化粒径分布和降低表活剂浓度来实现更高的聚并效率。