海上油气田开发过程中,多相混输管道内结垢、蜡沉积及水合物生成等为代表的固相沉积问题频发,容易引起管道堵塞事故,威胁流动安全。其中,如果蜡晶析出与水合物生成同时发生,将协同产生更高的堵管风险。但是,目前对该耦合问题的研究尚不充足,亟需探索蜡与水合物共存体系的热力学、动力学、流动特性及沉积堵管特性,亟需建立耦合体系相关理论的知识库。这是应对深海开采中复杂流体组成与极端输送环境带来的挑战,以及切实保障深海开采安全的基础与关键所在。本文探究了蜡晶存在对油包水乳状液（W/O）体系中水合物成核、生长、颗粒聚并、流动及沉积特性等的影响,主要研究内容如下:1、使用高压水合物实验环道研究了含蜡W/O体系,水合物在不同压力下的成核特性。研究发现,蜡晶的存在将延长水合物生成诱导期,抑制水合物的成核。宏观上,蜡沉积层具有保温效应,将延长流动体系达到水合物生成所需过冷度的时长;微观上,蜡晶吸附于油水界面,将对油水界面处气体分子微观传质产生阻碍效应。同时,压力直接影响水合物成核的本征驱动力,并间接影响蜡晶的析出特性,进而作用于水合物成核。由此建立W/O流动体系中考虑蜡宏观传热与微观传质影响的诱导期预测模型。2、开展含蜡W/O流动体系的水合物生长实验,将颗粒显微录影仪（PVM）观察的颗粒微观参数与温度、压力等物理量相结合,观察到W/O流动体系中的水合物具有局部成核,并在初期局部地快速生长的特点。对含蜡体系而言:在水合物快速生长阶段,油水界面吸附的蜡晶将影响参与水合物生成的主客体分子的传质过程,促进水合物生成;而后续生长过程中,蜡晶将导致体相内形成更大的聚集体,减小水合物生成的总反应面积,进而抑制水合物生成。通过引入蜡晶面积占比参数与孔隙分形维数,分别描述水合物生长初期蜡晶对气体分子向水合物壳内传质,及蜡晶对水分子向水合物壳外渗透的影响,完善耦合蜡晶作用的水合物双向生长壳模型。3、本文进行环道及流变仪内蜡与水合物共存W/O体系的黏度特性实验。结果表明,含蜡W/O体系（蜡晶-水-油）黏度与水合物浆液体系（水合物-水-油）黏度的简单叠加不能表征蜡晶与水合物共存体系（水合物-蜡晶-水-油）的黏度特性。蜡晶、水滴及水合物颗粒间存在相互作用使得含蜡体系内形成蜡-水合物耦合聚集体。本文将测量的黏度特征与PVM微观颗粒参数相结合,揭示出耦合聚集体的形成机理如下:油水界面吸附的蜡晶促进水分子通过水合物壳向外传质的渗透过程（本文研究内容2）,进而增大水合物颗粒间的黏聚力;同时,蜡晶也将削弱阻聚剂（AA）的阻聚效果,导致形成尺寸较大的耦合型聚集体。并基于有效介质理论与“双峰”模型,考虑蜡晶油水界面吸附及耦合聚集体形成对多元分散体系黏度特性的影响,得到含蜡体系水合物浆液黏度预测方法。4、进行了不同含蜡量、流量及外部温度下蜡与水合物共存体系的沉积实验研究。结果表面,蜡晶将改变水合物的聚并、着床及黏壁特性。相较于不含蜡体系,即使蜡与水合物共存体系中添加了等量的AA,亦无法形成稳定的浆液流动,共存体系堵管风险更高。依据流动特性与高压视窗观察结果,进而确定W/O流动体系中水合物生成后的壁面沉积特性,观察到共存体系存在四种堵管类型:快速型,过渡型,渐进I型及渐进II型,各种堵管类型对应着不同的流动与壁面沉积特性。最后,针对本文所用实验环道及实验体系,厘清不同含蜡量下共存体系的堵管机理如下:在中低含蜡量下（本文为0.75–1.25 wt.%）,蜡与水合物之间存在协同效应,形成耦合型聚集体,导致体系黏度显著增加,发生协同沉积,堵管风险高;而在高含蜡量下（本文为2.89 wt.%）,由于蜡沉积层的热效应,水合物难以生成,此时主要为蜡沉积机理控制。