近年来,我国原油进口量及对外依存度逐年上升,自委内瑞拉进口的原油量更是在2016年突破2000万吨。这些原油是超重原油,大多含水,属于液-液两相体系。在原油储存和运输过程中油水会发生混合和分离,含水率会在空间和时间上发生变化。研究原油中的含水变化规律,认清原油含水量的影响因素及变化趋势具有重要意义。本文设计了恒温水浴模拟油罐沉降实验装置,采用新型串状圆筒形电容器,测量了恒温45℃、不同含水率下3个高度位置处电容值随时间的变化。实验结果表明,不同位置处电容器电容值变化不同,电容值与含水率呈二次函数关系。建立了恒温水浴装置数学模型,采用标准k-ε模型与壁面函数法、mixture模型和PBM模型,以实验数据为基础,以FLUENT软件为研究工具,进行数值模拟,将模拟结果和实验结果对比,结果表明二者含水率变化趋势一致,验证了模型的准确性,并利用该模型考察了温度、初始含水率对含水率和粒径的影响。模拟结果表明,含水率自下至上减少趋于0,温度和初始含水率越高,含水率变化越快,不同高度差异越明显,水层和过渡层越厚,不同高度处液滴粒径在不同温度下的变化趋势不同。采用蒸馏法进行了现场委内瑞拉稠油含水率的测定实验,测量了青岛、湛江的管线原油及储罐不同高度位置处原油含水率随时间的变化。实验结果表明,原油在长时间运输和储存过程中会出现油水沉降,含水率从上至下依次降低,最终大部分水相沉降至2m以下的底部,2m以上平均含水率降至0.5%以下。建立了原油储罐数学模型,进行数值模拟,并将模拟结果和实验结果对比,结果表明二者含水率变化趋势一致,验证了模型的准确性,并利用该模型考察了温度对储罐内部浓度场和粒径的影响。模拟结果表明,较高的温度对储罐底部含水率、储罐内部稳定区域的影响较大,不同高度处液滴粒径在不同温度下的变化趋势不同。