深水油气资源的开采与传输中,由水合物生成而引发的集输管道流动保障问题备受关注。为降低处理成本,油气生产者对深水管道水合物的防治策略逐步由完全抑制转向了风险管理。为此,明确管路内水合物的生成/分解特点及其对体系流动特性的影响对实现这一风险管理至关重要。本文针对油包水体系,基于Turner提出的油包水体系中水合物生成过程的物理模型,对其涵盖的基础环节开展了研究:依据液滴形成理论,规划了3类不同破裂机理的乳液体系,探索了分散相浓度、转子转速和分散相粘度对乳状液粒径分布和特征粒径的影响规律;优选了粒径分布描述模型,证明了对于呈现单峰和双峰分布的乳液体系,Sauter平均粒径与最大稳定粒径均成正比例关系。在对特征粒径定量分析的基础上,依据现有模型对2类体系进行了拟合,得到了较高的拟合精度。针对分散相浓度、分散相粘度对粒径均有明显影响的体系,对Calabrese模型进行了改进,改进模型可以较好的吻合实验数据。采用2种方法配置乳状液,研究了油包水乳状液的流变特性。依据乳状液流变性特点,将流变行为划分为牛顿流动区域和非牛顿流动区域,分别探讨了分散相浓度和液滴粒径对乳状液流变特性的影响规律,在此基础上,利用实测数据对现有理论模型进行了对比,优选。基于絮凝理论,联立Mühle和Mooney模型,建立了描述乳状液液滴聚集团簇尺寸的计算式,该模型可以实现乳液剪切稀释特性的的预测。通过单组分、双组分和三组分水合物相平衡数据对经验图解法、Chen-Guo模型、CSMGem和Multiflash软件进行了评价;对现有的水合物动力学模型进行了归纳,明确了水合物动力学的发展现状,重点介绍了油包水体系中水合物的生成过程及描述模型。应用差示扫描量热仪,结合Bottle测试,研究了水合物和冰的生成/分解对中、高含水率油包水乳状液稳定性的影响,评价了NaCl和Arquad 2HT-75的作用效果。与高压反应釜测试结果对比表明,差示扫描量热仪可以作为模拟关井状态下管道水合物生成状态与评价堵塞趋势的简单、有效工具。通过改进微机械力测试手段,成功实现了对水合物颗粒-液滴间作用力的测试,在此基础上探讨了接触时间、过冷度、接触面积、矿物油和Span 80对水合物颗粒-液滴间作用力的影响。利用理论模型对测试过程中液桥轮廓、液-固接触角、作用力和破裂位置进行了预测,预测结果可以很好的吻合实测结果。此外,测试了水合物颗粒-颗粒间的作用力,并讨论了粗糙度对测试结果的影响。结合各基础环节的定量分析与评价,以流体力学、热力学理论为基础,建立了适用于含水合物相变的油包水体系多相流动特性预测模型。模拟计算表明模型不仅可以实现水合物生成区域的预测,而且可以定量评价水合物生成/分解对体系流动规律的影响。敏感性分析表明:产液量越低,含水率越高,内聚力越大,水合物浆液粘度越高,管道堵塞风险越大。