海底管道的预热投产实质上是一个建立管内介质与管道周围海泥温度场的过程,掌握该过程中的温度变化对保障管道投产的安全、节省预热时间、降低预热投产成本具有重要的工程意义。在本文的研究中取南海海域某海底管道为研究对象,在已有的研究基础上建立了该管道预热投产的数学模型,研究了管道在预热投产过程中的影响因素,进一步研究了正向预热、反向预热以及正反向交替预热过程中的热力学规律;对管道周围海泥温度场的瞬态变化过程进行了探讨,最后结合敏感性因素分析及现场条件,对可行的方案进行了对比研究,对现场生产具有指导意义。本文主要完成的工作以及形成的成果如下:(1)在管道预热过程中,管道出口稳定温度受预热介质流量、温度以及海泥物性参数的影响,其中预热介质温度对出口稳定温度的影响最明显,该海管宜采用较高温度、较低流量的预热投产方案;(2)对正反向交替预热过程的研究表明,预热总时间一定时,正反向交替的周期越小,管道预热效果越好;(3)研究海泥周围温度场的瞬态变化过程可知,对于不同的海床温度,海管与周围海泥温度场最后达到稳定的时间也不同,海床温度与研究区域底层温度的温差越大,温度场达到稳定的时间越长;(4)结合该海管的生产条件,对几种可行的预热投产方案分析研究表明,预热水温度为76℃、流速为0.6m/s时,预热时间最短、能耗最低。采用正反向交替预热时,预热介质用量为管容量的2.8倍时,所需时间和能耗最低;对各方案的经济性对比分析表明,水温为80℃、流速为0.54m/s采用正反向交替预热的经济性最佳。