随着油田开发转向深水和超深水方向,高效、紧凑型的原油脱水技术将受到更多人的关注,西方的石油公司推出的第三代容器内置式静电聚结器(VIEC)在实验研究和工程应用方面均表现出诸多优点。鉴于此,国内有必要针对其进行基础研究及工程应用的探讨。本文首先采用COMSOL MULTIPHYSICSTM软件,基于相场法,针对分散相水颗粒在不同物理场下的动力学行为进行了数值模拟研究,得到流速、电压和粒径对水颗粒变形和聚结的影响规律,为后续VIEC动态破乳实验提供理论指导。为了掌握VIEC模块置于分离器内,对其内部流场的影响,借助FLUENT软件,针对VIEC结构和位置对分离器内流体流速的影响开展了数值模拟研究,得到特定条件下VIEC最优流道宽度为15mm和流道数为4,为后续VIEC实验研究提供参考。在深入了解VIEC结构和关键技术的基础上,自行搭建了VIEC实验装置,开展了静电破乳实验研究,实验结果表明,含水率为15%的白油乳化液在流量为0.3m3/h、电压为6k V和频率为2.4k Hz时电场破乳效果最佳,而含水率为30%的白油乳化液在流量为0.3m3/h、电压为5k V和频率为2.2k Hz时电场破乳效果最佳。基于VIEC实验装置流场分析和电场破乳实验结果的总结归纳,设计了两种接入式VIEC模块,并针对高压接入式电极绝缘装置结构和绝缘工艺进行了研究,此外围绕现场实验用VIEC组件安装设备进行了设计和研究。本文所得静电聚结数值模拟和VIEC电场破乳实验研究成果,为第三代VIEC产品和技术在国内应用研究打好基础,为优化原油处理工艺提供技术保障。