管道运输具有安全密闭、基本上不受恶劣气候的影响、长期稳定运行等优点,海上平台高凝、高粘原油常采用海底管道加热输送方法,海底管道停启传热问题,是海底输油管道设计及生产管理的关键问题之一,本文针对渤海湾区块海底输油管道停启传热问题进行了理论和实验研究,主要开展了以下几方面工作:1、研究了海底输油管道在运行过程中的传热特点和海底砂土温度场在海水环境非稳态过程中的变化情况,将海底这一半无限大区域简化为有限的矩形区域,考虑了管道与周围海底砂土温度场的相互影响,建立并简化了海底输油管道传热模型。2、采集渤海海底淤泥质砂土土样,对海底淤泥质砂土不同含水条件下导热系数、密度及容积比热进行了测试。3、建立了海底输油管道稳态及停输工况条件下的传热过程物理模型,并依据该模型,确定稳态运行及停输工况条件下传热控制方程及边界条件。对管道稳态运行及停输工况进行数值模拟,分析了在不同设计参数条件下输油管道稳态运行及停输过程中管内原油温度场、海底砂土层温度场及热流密度等的变化情况。4、依据海底输油管道启动过程中传热问题特点,简化海底输油管道有限矩形散热区域为圆环散热区域,简化了海底输油管道内原油传热过程,建立了海底输油管道启动过程传热物理模型,确定了传热控制方程及边界条件,并对管道冷投、正向及反向预热等启动传热过程进行了数值模拟,对热油管道不同设计参数条件下启动过程中管内原油温度、热流密度及砂土层温度场变化情况进行了分析,为海底输油管道启动投产研究提供基础数据。5、根据海底输油管道运行工况条件,依据相似理论建立海底输油管道实验模型,设计并建立了海底输油管道停启传热实验装置。对不同设计参数条件下管道停启传热问题进行了实验研究。利用实验测试数据对理论分析模型进行了修正,实验结果验证了理论分析和数值模拟的正确性。本文进行的探索和研究,为海底输油管道生产运行管理提供了理论参考及科学依据。