徐海良 孔维阳 杨放琼

中南大学机电工程学院

2017年9月，中国科学家首次在南海海域发现裸露在海底的水合物[1]。由于其特殊性质与存在位置导致难以原位构建封闭环境，故固态开采法最具商业前景[2-4]。2017年5月中国在南海成功实施的深水浅层非成岩水合物固态流化试采就是固态开采法的一种[5]。针对海底裸露水合物，笔者所在课题组提出海底水合物绞吸式开采法并对其做了大量的相关研究[6-9]，水力提升硬管多相流研究是其中的重要一环。目前水力提升管道多相流研究主要集中在石油、泥沙的开采输送上，对水合物的多相流管输研究较少，其中周守为等[10-13]研究过环空管输送水合物，通过往内部钻杆中通入钻井液将水合物破碎后通过环空管返回携带至海面。笔者研究绞吸式开采管道输送，将绞刀绞碎后的水合物直接通过垂直硬管输送至海面。海底水合物在水力提升过程中会被打破赋存条件导致分解，由固液两相流转变成固液气三相流[14-15]，且分解位置、分解速度受到流量、出口回压、颗粒直径等因素影响，探索其影响规律，能够使水合物的开采安全可控[16-17]。通过研究海底水合物水力提升管道的多相流特性，得到混合流体温压状态及水合物分解位置，可以更好地实现对管道提升过程的控制，为实际开采及后续研究中各参数设置调节提供理论支持。

1 数学模型

基本假设：①管道为统一材质，传热系数不变，不考虑绞刀切削传热；……