在油气田开发过程中,天然气水合物在油气输送管道生成堵管的问题备受流动安全保障领域关注。水合物在管道中形成、生长、聚并、黏结及沉积,会导致管道堵塞和设备损坏,不仅会带来极大的经济损失,严重的还会引发安全事故。以水合物浆液输送技术来对“冰堵”问题进行风险控制相比传统抑制方式,在深水开发中具有显著的优越性。掌握水合物浆液管道发生堵塞的机理,分析其堵管风险并建立其安全评价理论体系,对于以水合物浆液输送技术保障油气工业生产的安全经济运行至关重要。水合物浆液是含水合物的固液多相流动,因此本文通过采用计算流体力学方法和离散单元法(CFD-DEM)应用Fluent和EDEM商用软件耦合,开展多相混输管道水合物堵塞机理研究,并结合可靠性理论,开展多相混输管道水合物堵塞概率计算和风险评价研究。具体而言:首次考虑水合物颗粒间聚并以及颗粒与管壁黏附作用,选取了合理的聚并与黏附力学模型,建立了具有可行性的含水合物的固液管道模型;基于该模型,研究了水合物颗粒对管道流场的影响以及颗粒在水平、起伏管中的分布规律,揭示颗粒临界沉积流速和移动层高度对水合物固液混输管道中颗粒沉积堵塞的影响规律;结合经典固液三层模型,探究了不考虑水合物颗粒黏聚力和考虑黏聚力条件下,不同流速以及不同水合物体积分数下,颗粒临界沉积流速和移动层高度的变化规律;在上述研究基础上,分析了一定水合物体积分数下,管道上游剥离的水合物与下游水合物发生碰撞聚集对管道压降造成的影响,并从水合物体积分数和管道压降两方面对水合物管道堵塞的临界状态进行了初步界定;最后,在课题组已提出的天然气凝析液管道水合物堵塞概率计算方法的基础上,提出了水合物管道安全运行等级划分方法,对含水合物浆液管道稳定运行安全性进行了评估。