随着油气资源的开发逐渐向深海延伸，气体水合物的堵塞问题越来越受到石油行业的重视。如何高效、经济地抑制油气集输管道中的水合物堵塞进而保障油气管道的安全运行，已成为油气集输研究领域的热点和难点。目前，气体水合物安全流动问题的研究仍处在探索阶段，而将螺旋流应用于水合物风险控制技术，更是鲜有报道。在国家自然科学基金项目(NO.51574045)的资助下，笔者对于螺旋流体系下的气体水合物生成及安全流动进行了较为系统的研究，主要工作及取得的研究成果如下：
　　1、从管道内气体水合物生成与安全流动的理论分析入手，阐述了流动体系下气体水合物的生长过程以及流动特性，研究发现流动体系下的水合物生成过程与静态反应釜内的生成过程类似，温度和压力是直接影响因素，螺旋流的特殊流动形式也对水合物的生成及流动存在较大影响。探讨了管道内固体颗粒流动的受力特点及悬浮机理，并分析了管道内固体颗粒的流动轨迹，为水合物安全流动边界的研究打下基础。
　　2、开展了螺旋流流型和流动特性实验研究，研究得出螺旋分层流、螺旋泡状流、螺旋环状流和螺旋弥散流四种典型流型。绘制了气液两相螺旋流流型图，并与Mandhane流型图进行了对比分析。研究分析了扭带扭率对压降的影响，并建立了气液两相螺旋流压降计算模型。参考上述实验结论进行了螺旋流气体水合物生成及安全流动实验研究，揭示了温度、压力、扭率等对水合物生成的影响规律。随后研究了螺旋流体系下气体水合物流动、携带、沉积以及堵管规律，并研究了流速、颗粒直径以及扭带扭率对颗粒位移、流经时间以及颗粒携带率的影响。研究获得了管道内螺旋流体系下的水合物安全流动区域，拓展了水合物的安全流动边界。
　　3、为探索管道内水合物安全流动机理，对螺旋流流型及水合物颗粒的流动沉积规律进行了数值模拟研究。获得了扭带扭率、雷诺数及水合物体积分数对旋流强度的影响规律。提出了表征螺旋流衰减的定量参数——保持率，并研究了雷诺数、水合物体积分数以及流动距离对螺旋流保持率的影响。从分析扭率及雷诺数对剪切力的影响入手，总结了扭率、流动位置及体积分数对水合物颗粒沉积的影响。
　　4、对分离流和分散流为两类主流状态体系下螺旋流水合物的生长、聚并机理进行了探索和研究。并参考气体水合物安全流动的实验及数值模拟结果，分析了管道内水合物颗粒在轴向流和切向流的共同作用下的运动特性，确定了以对水合物颗粒起携带作用的切向临界流速作为水合物颗粒安全流动的判据。结合该判据，以临界切向流速为判定标准，推导并建立了管道螺旋流动体系下水合物颗粒安全流动距离计算模型，对工程中油气集输管道内水合物安全输送提供理论支撑。
　　本文的研究成果、研究方法在一定程度上可以推广应用于其他多相流动和水合物流动的研究。