随着油田开发进入后期及聚合物驱采油的广泛应用,国内原油的重质化、劣质化及乳化问题严重,原油脱水炼制难度大大增加。原油中的水分中溶有大量的盐类,对设备和运输管道腐蚀严重,运输成本高。因此,如何提高原油破乳脱水效果已成为石化行业亟待解决的难题之一。现存的原油脱水方法中大多依赖水滴的重力沉降过程,设备体积大,建造成本高。对乳状液施加外电场后,油相中的水滴聚并效果大幅提升,液滴粒径显著增大,沉降效果增强,原油脱水效果增强。本文针对高压脉冲电聚结技术,基于电流体动力学（EHD）理论,以油包水（W/O）乳状液的高压脉冲静电破乳为研究对象,进行相关的多尺度实验研究、数值模拟研究及理论分析工作,对乳状液电聚结破乳机理进行深入探讨,形成与之相关的理论和方法。本文首先对W/O乳状液脉冲电破乳过程单液滴变形及破碎、液滴-液滴聚并、液滴-界面聚并等微观行为进行显微实验研究及数值模拟研究。研究结果表明,电场参数（电场强度、电场频率、电场形式等）、物性参数（液滴初始粒径、界面张力、连续相黏度、盐含量、介电常数、固体颗粒等）和操作参数（液滴夹角、液滴中心距等）对高压脉冲电场下液滴极化变形、破碎和聚并等行为均存在显著影响。液滴变形是静电应力（动力）和界面张力（阻力）相互作用的过程,变形速率受连续相黏度影响,故无量纲数组合We/Oh可以很好的描述直流脉冲电场下液滴变形机制。液滴-界面聚并包含泵吸过程和颈缩过程两个过程,泵吸过程占主导时,液滴-界面完全聚并;颈缩过程占主导时,液滴-界面不完全聚并。随后,本文对电场作用下油水乳状液进行了静态电脱水显微实验研究,考察了液滴群的迁移聚并特性、成链规律及破乳条件等微观行为。研究结果表明,水滴聚并过程中,以两两聚并为主。在电场强度过大的情况下,有的水滴相互接触后,不发生聚并而沿着电场方向排列。随着更多游离的水滴靠近、排列,水滴沿电场方向排列成水链。随电场强度、含水率、含盐量、SiO₂含量的增大,各波形下液滴聚并效率均呈先增大后减小的规律。聚并效果排序为矩形波≥半正弦波>锯齿波。乳状液中水链的形成方式有两种:一种是单液滴在强电场中过度极化发生中段扯裂破碎形成水链;另一种是液滴群之间聚结形成水链。乳状液中水链的消散也有两种形式:一种是水链自身聚并为大液滴;另一种是外界液滴与水链接触后,改变了水链中的电荷分布导致水链聚并为大液滴。最后,本文提出了一款“V”形新型电极板形式,并与平板电极和Calgavin公司设计的“嵌入”式电极脱水效果进行了对比,电脱水效果显著提升,并深入考察了电场参数、物性参数和停留时间等对新型“V”电极板的聚并效果的影响规律。“V”型电极的优点如下:乳状液穿过电极板,有效接触面积大;乳状液流动方向与电场方向一致,增大液滴间的静电作用力;极板倾斜角（50°）促使大液滴往极板中心（尖端）处迁移,加强了油水分离作用;裸电极加快了电荷的转移,液滴接触裸电极后即荷电,增强了液滴-液滴聚并过程;通过增大电极板的亲水性,大液滴在电极板空隙处可以形成水膜,增强电聚结过程中的液滴-界面聚并过程;电聚结过程存在三种聚并机制:液滴偶极极化聚结、电泳聚结和介电泳聚结;多组电极板可以同时嵌入,且电极棒间距由上至下逐渐增大,从而实现电聚结器的紧凑设计和模块化设计目标,极大地减小壳体体积。上述实验研究、数值模拟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。