利用石蜡相变材料进行热量的储存与释放,不但有助于电力削峰填谷,而且能实现油田热量的综合利用,达到节能减排和降本增效的目的。本文针对油田井口加热问题,设计并搭建了了一种相变储热实验台并开展了一系列相关室内实验研究。首先,针对油田井口纯电加热存在的弊端,考虑峰谷电价的巨大差别,分析其与相变储热装置联合的可行性。理论分析与测试数据表明:联合相变储热装置后可以有效解决纯电加热的缺点,同时节约成本,提高安全性。其次,设计并搭建相变储热实验台,研究不同的热源温度、流量、换热器结构等对储热效率、相变材料内部温度分布的影响规律。实验结果表明:热源温度是影响储热效率最主要的因素,换热面积与热源流体流速依次次之,95℃热源较85℃热源石蜡全部融化熔化快约50 min;0.27 m3/h热流量较0.15 m3/h热流量石蜡全部融化快约15 min;储热装置内部温度上高下低,上部石蜡较下部石蜡完全融化快约30 min;对相变储热装置进行均匀化设计,同时添加圆形翅片提高换热面积,可以有效提升换热效率。最后,为解决纯石蜡储热速率低的问题,分别制备了石蜡与膨胀石墨、碳纤维、铜泡沫和石墨烯的复合相变材料,并依次对其物理特性进行了综合测试。x射线衍射分析表明:石蜡与4种材料的复合过程均为物理复合,没有新物质生成。导热系数测试结果表明:纯石蜡与膨胀石墨复合后导热系数可提升至1.492 W/（m·K）,与铜泡沫复合后可提升至2.923 W/（m·K）,与石墨烯复合后可提升至0.599 W/（m·K）,与碳纤维复合后可提升至0.385 W/（m·K）。扫描电子显微镜显示:在微观结构中,石蜡填充在泡沫铜的均匀孔洞中,而膨胀石墨在石蜡中构成非均匀碳基骨架。差式扫描量热法测试分析表明:与纯石蜡相比,复合相变材料的熔点略有提升。石蜡与泡沫铜复合后潜热由206 k J/kg下降至134 k J/kg,与膨胀石墨复合后潜热由206 k J/kg下降至185 k J/kg。升温和降温曲线显示:石蜡与80目膨胀石墨的复合物换热性能最优,石蜡完全熔化时间由710 s缩短至330 s,石蜡完全凝固时间由11300 s缩短至7000 s。论文的研究成果可为用于油田井口加热的新型装置设计及相变储热材料的选择奠定必要基础。