在石油工业中,未经处理或只经过初步处理的原油、矿化水在管道中共同流动的情况十分普遍。由于原油中含有胶质、沥青质及固相小颗粒等天然乳化剂物质,含水原油在开采和输送过程中,极易生成稳定的油包水乳状液。而我国的石油资源多为易凝高粘原油,如辽河、渤海稠油等,当这些稠油与水形成油包水乳状液后,其粘度大大升高且流动性极差。同时,乳状液的流动往往呈现出非牛顿流体的特性,这些因素都增加了输送过程的难度。因此,如何准确的掌握稠油包水乳状液的物性特点,科学的预测管内稠油-水两相流动的规律,对管道的安全和经济运行具有重要的指导意义。　　 本文通过开展相近物性的高粘度白油-水、现场稠油-水两相流动实验研究,比较了两者流动规律的区别与联系,包括流型、压降、尤其是相转换规律的异同点。发现并研究了高粘油-水、稠油.水流动过程中的特殊现象——局部相转换现象,比较了局部相转换前后压降及有效粘度的变化规律,并分析了其产生的原因。由此得出结论,稠油-水管流的相转换过程,实质上偏离了通常意义上的反相,即连续相与分散相之间的相互转换,而是一种受稠油-水乳化特征影响的相转换过程。并由此深入思考,认为:一方面,需要从机理层面进一步分析影响油水体系反相过程的本质;另一方面,需要深入认识乳化后稠油包水乳状液的物性及流变特性,由此进一步揭示稠油-水两相管流的流动特性及规律。　　 一方面,从机理层面进一步分析影响油水体系反相过程的本质。本文结合对液滴生成的实验研究,分析了液滴生成过程中的受力过程,将整个液滴生成过程划分为四个阶段,并选取液滴生成的第二、三阶段,作为液滴.液滴聚并实验的研究对象。以此为依据开展了油水液滴-液滴聚并实验研究,通过改变油水体系的液-液聚并特性,从机理层面分析了液.液聚并特性对油.水反相过程的影响。由此进一步揭示:油水体系中液-液聚并特性的改变,是影响油水体系反相过程的根本原因。　　 另一方面,稠油-水管流流动规律研究的深入,需要建立在更深入的稠油包水乳状液物性及流变性研究基础上。而实验室内对稠油包水乳状液物性及流变性的研究,需要以可重复的乳状液制备过程为依托,以此保证所获研究成果的准确性。因此,本文首先总结了可重复的乳状液制备方法,并分析了影响乳状液制备过程的主要因素。由此肯定了乳化过程所经历的剪切历史,是决定制备乳状液物性的关键。以此为实验基础,结合对乳状液体系分散相液滴平均直径的测量,获得了液滴分布、剪切率等因素对乳状液表观粘度的共同影响。　　 针对现有乳状液粘度模型不涵盖分散相分布规律影响的局限性,结合已获得的分散程度(分散相液滴分布)对乳状液粘度影响特点,以有效介质理论为基础,在经典Pal&Rhodes粘度模型、及窦丹改进粘度模型基础进一步改进,提出了包含剪切率、含水率和分散相液滴分布共同影响的改进粘度模型。验证结果表明,该模型对中、高含水率时非牛顿乳状液具有较好的预测精度。　　 并首次探讨研究了渤海非牛顿型稠油包水乳状液的触变性规律,分析了含水率、剪切率、温度、内相液滴直径分布等因素对该乳状液触变性的影响,及乳状液触变性的恢复性特征。结合本文的研究成果,分析表明:剪切作用下乳状液体系分散程度(液滴分布)的变化是乳状液体系呈现出触变性的直接原因。综之,乳状液分散相的液滴分布规律,作为表征油水乳化程度的重要因素,将直接决定了乳状液体系的物性及流变特性(非牛顿型),是乳状液物性研究的关键因素。