在深海油气开采中,倾斜管和柔性立管是常见的管路结构。柔性立管是连接海底管道和平台处理设备的重要设施,在柔性立管中一般会出现多段大倾角管道。因此为了确保立管安全运行和后续分离器正常运行,需要对大倾角的倾斜管两相流流动机理和检测技术进行研究,这对深海油气开采、长距离混输管道输送有重要的工程意义。声发射技术作为新的无损检测技术,具有灵敏度高、实时在线和检测成本低等优点,适用于高温、高压、低温等极端检测环境。这些优势使得声发射技术非常适用于海底高压厚壁立管内油气两相流动监测,因此两相流声发射信号应用对油气开采具有重要意义。本文首先对倾角为θ=30.27°,θ=36°,θ=45°,θ=50.58°,θ=56°,θ=59.63°,θ=68°,θ=90°的倾斜管气液两相流流动特性进行研究。利用高速摄像拍摄的流动图像分析不同流型流动机理和流型间转换机制,并在30-69°观测到Barnea流型图中没有的搅拌流。在对采集时间的持液率信号进行概率密度分析后,发现概率密度图中的高、低持液率峰值与泰勒气泡、液塞有对应关系。论述了不同倾角、气液相表观速度对持液率、沿程压降的影响,其中持液率和沿程压降在50-60°时最大。将测量结果与Beggs-Brill、MukherjeeBrill模型计算结果对比得到,Mukherjee-Brill模型计算得到的持液率和沿程压降结果明显优于Beggs-Brill模型。然后将气、液单相声信号与气液两相流声信号对比得到流致声信号机理。通过对两相流声发射信号进行统计参数分析,在研究不同倾角与不同流型下表观气液速变化和对声发射信号的影响后发现,声发射信号强度随表观气、液速的增大而增强。根据信号的统计参数经历图和波形图实现了对两相流流型的初步识别,并利用小波包分解方法提取了声信号特征。结果表明,两相流声发射信号来源于气泡运动、管壁边界层内湍流压力脉动和粘性剪切应力,信号主要在0-125k Hz、125-250k Hz与375-500k Hz频段内,这为建立基于声发射技术的两相流检测模型打下了基础。最后,本文引入遗传神经网络模型来建立基于声发射技术的两相流检测模型,选用平均电压电平、绝对能量值、均方根、振铃计数和8个节点的相对小波能量值作为遗传神经网络的输入参数,并利用随机抽取工况重复采集信号来评估检测模型流型识别、持液率与沿程压降预测的性能。结果表明,声发射技术的两相流检测模型能够进行模型流型识别、持液率与沿程压降预测,且检测正确率随样本工况的增加而提高。因此声发射技术可以被应用于海底高压厚壁立管内油气两相流动监测,这对深海油气开采具有重要意义。