随着我国各油田逐渐进入高含水开发阶段,尤其是随着二次采油和三次采油技术的广泛应用,油井采出液的性质日益复杂,原油脱水的难度越来越大,传统的热化学脱水和热电化学脱水技术越来越不能满足油田原油脱水生产的需要,急需开发一种既能满足复杂油井采出液脱水要求、又节能环保的原油脱水新技术,超声波聚结脱水技术就是在这种形势下提出的一种新型原油脱水技术。本文利用专门设计的可视化装置,借助于高速摄像机摄影获得了水滴在超声波作用下的运动图像,研究了水滴在超声波作用下的运动、碰撞、聚合、乳化和分裂行为,分析了水滴聚结率与声压的关系,从微观角度研究了超声波破乳脱水的机理。通过超声波静态破乳脱水实验,研究了乳状液含水率、温度、超声波处理时间、声压、超声波频率、沉降时间、破乳剂等因素对脱水效果的影响,得到了各因素的最佳数值范围。研究结果表明超声波可以大大提高热化学脱水的效果,且含水率越高,脱水效果越好。在超声波静态破乳脱水实验研究的基础上,模拟油田现场脱水工艺,设计安装了室内小型超声波动态脱水实验装置。通过正交实验,研究了声压、温度、作用时间、沉降时间及流速等对乳状液破乳脱水效果的影响,得出最佳脱水参数,为超声波聚结脱水技术的生产应用提供了具有指导意义的研究结果。