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含蜡原油是由大量烃类与非烃类组分构成的复杂混合物。在管道输送过程中,若沿线温度、压力条件发生变化,尤其是当温度低于蜡析出温度时,溶解在原油中的蜡分子会以结晶方式析出并沉积到管壁上,从而导致蜡沉积现象产生。原油蜡沉积会减少管输系统有效输送截面、增大输送压力、降低输送效率、增加清管频率及改变原油流变性,甚至造成蜡堵塞事故,给石油企业带来很大的经济损失。由于管道内原油的蜡沉积过程十分复杂,目前对于含蜡原油管输蜡沉积理论与预测模型的研究仍在不断发展之中。管道蜡沉积已经成为石油工业面临的亟需解决的流动安全保障问题。本文针对含蜡原油重馏分中各组分含量分布及物性参数不易准确确定的问题,建立了改进的重馏分拆分模型,同时评价了不同单碳数组分基础物性参数计算关联式,以得到适合于含蜡原油体系的计算方法；通过修正两参数立方型状态方程中的温度函数,提高了状态方程对含蜡原油体系相态特性的预测能力；基于流体热力学相平衡理论,考虑到压力对蜡析出过程的影响,建立了用于含蜡原油蜡析出特性参数计算的热力学预测模型,能够对蜡沉积热力学过程进行准确描述；基于管内油流流动过程中蜡分子沉积的作用机理,建立了含蜡原油管输蜡沉积动力学预测模型,不仅能够对实验环道中的蜡沉积层厚度与沉积层含蜡量进行较准确计算,还可以对生产管道中的蜡沉积过程进行描述,从而为管道运行与清管方案合理制定提供理论依据。本文具体的研究内容和取得的主要成果如下：(1)含蜡原油重馏分中各单碳数组分含量分布计算的准确性以及各组分基础物性参数取值的可靠性,会对体系的热力学相平衡计算结果产生重要影响。因此,对含蜡原油重馏分特征化方法的研究是建立蜡析出热力学预测模型的基础和前提。根据含蜡原油中各组分摩尔分数随着单碳数的变化规律,基于Ahmed等人提出的主要用于凝析油/气体系重馏分拆分的两参数模型,本文建立了改进的六参数模型,能够对含蜡原油体系中的Cn+组分进行更加合理的延伸,从而提高了重馏分中各单碳数组分含量分布及Cn+组分摩尔质量预测的准确性。由含蜡原油样品的计算结果可以得出,本文模型的预测结果与实验值更接近且误差小于Katz方法、Pedersen方法、Ahmed方法和Hosein方法。基于所建六参数重馏分拆分模型,对用于单碳数组分基础物性参数计算的不同经验关联式进行了对比与评价,确定出了各计算关联式的适用范围,由此得到了能够适用于含蜡原油体系的计算方法。(2)当采用状态方程的方法进行含蜡原油体系液-固相平衡计算时,所选状态方程的适应性会直接影响到所得结果的准确性。本文针对常用的两参数立方型状态方程不适用于重烃类组分含量较高的含蜡原油体系相态特性参数和物性参数计算的问题,采用关联了重烃类组分常沸点温度(Tb)、偏心因子(ω)与对比温度(Tr)的函数,对原PR状态方程引力项中的温度函数α(T)进行了修正,同时,在方程的斥力项中增加了温度函数β(T)以进一步提高方程对极性、非极性以及重烃类组分相态特性的预测能力,从而建立了MPRHJ状态方程。将采用MPRHJ与MPR2、PRHJ、PR、PRT、PRSF、PRHF、 PRTBD及SRK状态方程计算得到含蜡原油样品泡点压力与密度的结果与实验数据进行了对比,结果表明,采用MPRHJ状态方程结合Hosseinifar-Jamshidi基础物性参数计算关联式能够获得更加接近实验值的预测结果,其泡点压力和密度计算的误差平均值分别为4.32%和2.26%。(3)采用所建重馏分特征化模型与MPRHJ状态方程,基于流体热力学的相平衡理论,结合蜡分子在原油中析出的液-固相平衡数值计算模型,建立了含蜡原油蜡析出热力学预测模型。本文模型利用了改进的状态方程计算液相物性参数,使用了修正的P-UNIQUAC活度系数模型对固相的非理想性进行描述,此外,考虑到压力对含蜡原油体系蜡析出特性参数计算的影响而对模型固相逸度表达式中的Poynting修正项进行了处理。通过对文献中报道的国外北海油田6组含蜡原油样品和采用实验装置测试的国内新疆塔河油田、山东胜利油田6组含蜡原油样品的析蜡点温度进行预测后得出,本文模型计算结果与实验值符合较好,误差平均值分别为1.08%和8.12%；通过对含蜡原油样品在不同压力条件下的析蜡点温度进行预测后得出,本文模型计算结果的误差为2.36%；此外,本文模型可以预测不同温度条件下含蜡原油体系的析蜡量。(4)含蜡原油在管道输送的过程中,其传热与传质特性、蜡分子结晶析出过程和管流的流动状态相互关联,是一个十分复杂的动态过程。本文基于含蜡原油在管道输送的过程中,油流处于单相层流状态时的分子扩散机理、处于紊流状态时的油流剪切作用以及蜡沉积层的“老化”作用,建立了适用于管内含蜡原油蜡沉积层厚度以及沉积层含蜡量计算的动力学预测模型,并将模型计算结果与小型环道、中试环道含蜡原油蜡沉积实验测试数据进行了对比,结果表明,相较于仅考虑分子扩散机理的计算模型,所建模型能够更准确的对管内蜡沉积过程进行预测；此外,本文模型还能够用于生产管道中的蜡沉积过程模拟计算,从而对管内的蜡沉积过程规律进行描述。