低产井产液的出口温度远低于原油凝点,环状集油流程中即使掺入高温水原油仍不能很快融化,使得凝油堵塞管道,油井不能正常运行。通过对胶凝原油进行剪切流态化处理使原油呈颗粒状,实现水—原油不加热水力悬浮输送。然而,有些采油区块长距离或长时间输送后仍出现胶凝原油末端重新聚集或井口压力升高现象,这些区块胶凝原油流态化处理后仍需掺热水输送。因此,研究球形胶凝原油颗粒在水中的融化特性对原油安全集输及节能降耗具有重要意义。本文从胶凝原油与热水的融化换热机理入手,研究了胶凝原油在热水中的融化特点;进行圆筒形容器内胶凝原油颗粒融化数值模拟,研究原油半径、水温、油温对原油融化的影响,并通过实验验证模拟结果;进行管输条件下胶凝原油颗粒与水耦合换热融化的模拟计算,分析流速、密度、潜热、比热容对颗粒融化特性的影响;进行管输条件下胶凝原油颗粒与水对流换热融化的数值模拟研究,分析原油半径、水温、油温及流速对原油融化特性及油滴流动形态的影响。研究结果表明,假设胶凝原油物性为常数时,固、液相原油间主要依靠导热方式进行热量传递,任一时刻原油融化的固液界面近似为同心圆;半径越小、水温和初始油温越高、流速越大,颗粒融化速度越快;颗粒内部的自然对流换热可显著提高原油的融化速率;原油与水进行强制对流换热时,融化后的液相原油逐渐脱离颗粒主体呈油滴状流出管道,半径均匀减小、水温均匀升高时原油总融化时间降低的幅度越来越小,油温与融化时间的变化曲线近似线性相关,管内流动处于旺盛湍流状态后流速对原油整体融化速率的影响逐渐减弱,流速和颗粒半径对油滴流动形态的影响显著,但温度对油滴颗粒的流动形态几乎没有影响。本文研究成果对原油安全集输及节能降耗具有指导作用。