蜡沉积问题是影响含蜡原油管道安全运行的关键因素之一。管道中的蜡沉积物会减小管道的有效内径,增大输送压力,严重时可能导致管道堵塞事故,给原油的安全输送带来了极大的威胁。由于蜡沉积问题导致的各种费用非常大,尤其是对于海上油田而言,管道中沉积物一旦较厚,不仅清管难度增大,而且耗资更是显著增加。防止蜡沉积层增长过厚的有效方式就是清管,且确定合理的清管周期甚为重要。在清管周期的确定过程中,掌握管道沿线的蜡沉积厚度分布规律是十分必要的。因此,积极探寻含蜡原油蜡沉积规律、掌握含蜡原油管道蜡沉积速率的预测方法对于科学清管方案的制定以及管道的安全运行具有重要的实际意义。以华北油田含蜡原油和自配的模拟油为研究对象,利用自制冷指实验装置以及相关配套设备,实验分析了油壁温差、蜡含量及沥青质含量等因素对蜡沉积的影响。通过测定沉积物的蜡含量和碳数分布,分析了油壁温差对沉积物蜡含量和碳数分布的影响规律；重点考察加剂对蜡沉积的影响规律,通过测定原油和油蜡加剂前后的蜡晶晶格参数、模拟油加剂前后所产生沉积物中蜡晶的晶格参数,剖析降凝剂的作用机理以及加剂使得沉积量发生改变的原因；基于Graetz问题的研究特点,对能量平衡方程进行无量纲处理,利用分离变量法将其转化为Kummer方程(F-K方法),进而求解出环道测试段的温度分布,并与Svendsen方法(S方法)的求解结果进行对比分析；考虑到蜡沉积影响因素间的复杂非线性关系,基于环道实验数据,利用BP神经网络法预测蜡沉积速率,并证实了该方法的可靠性和准确性；基于最小二乘支持向量机建立蜡沉积速率预测模型,并分析了不同初值的正则化参数和核函数宽度对预测结果的影响；在考虑蜡沉积主要影响因素的基础上,将蜡的沉积看成是沉积与移除的动平衡过程,基于分子扩散定律建立了蜡沉积速率的动力学模型,对比分析了不同模型的计算误差；在考虑沉积层厚度变化对管道传热特性、原油物性影响的基础上,编制预测实际管道沿线蜡沉积厚度分布的程序,对比不同蜡沉积速率模型预测结果的差异；通过对管道径向传热传质的分析,在质量方程中考虑蜡结晶的动力学现象,计算实际管道不同运行时间的蜡沉积厚度分布；根据室内环道蜡沉积实验数据,结合对蜡沉积过程的分析,建立了蜡沉积厚度随时间变化的模型,分析了模型计算值与实验值的吻合度,并通过实际管道的计算数据对模型进行了验证。研究结果表明：油壁温差增大使管壁处的沉积量增加,沉积物中的蜡含量升高,沉积物中较高碳数蜡所占比例较大。同一油壁温差下,随着油壁温度区间的降低,沉积量增加,沉积物中低碳数蜡所占的比例较大；模拟油中蜡含量的增加使沉积物的质量增加,而沥青质含量对蜡沉积量的影响具有两面性。随着沥青质含量的增加,沉积量出现了增大、降低、增大的变化趋势；原油和油蜡加剂后,蜡晶结构均发生了改变。由于油蜡中不存在胶质和沥青质等大分子,因此判断共晶作用是降凝剂的主要作用机理；模拟油加剂后蜡沉积量减少,XRD测试结果表明沉积量减少的原因是模拟油加剂后形成蜡沉积物的蜡晶晶面间距增大导致的,且加剂后晶面间距的增加幅度越大,沉积量的减少率越明显；S方法和F-K方法所得的环道测试段温度分布规律基本一致,但数值上S方法计算结果普遍高于F-K方法。当油壁温差较小且轴向距离较小时,两种方法计算结果的最大差值较小,当轴向距离较大且流量较低时,两种方法所得结果的最大差值较大；F-K方法计算时,所得温度分布的表达式应用起来较为方便,避免了求解数值积分和Bessel函数的不便；最小二乘支持向量机和BP神经网络法的蜡沉积速率结果与实验数据能够较好地吻合,预测精度高于多元线性回归分析法。与神经网络法和多元线性回归法相比,最小二乘支持向量机可得到蜡沉积速率模型的显式表达式,且能描述蜡沉积影响因素间的非线性关系,具有一定的优势；从不同蜡沉积动力学模型的计算结果可知,本文模型改进型的对数最小二乘误差较低,精度在可接受的范围内；实际管道沿线蜡沉积速率的变化比较复杂,最终蜡沉积速率的变化要看哪些因素起主导作用；不同模型预测的管道沿线蜡沉积厚度分布结果差异较大,模型的可比性较差。汪继峰模型改进型虽与黄启玉模型预测的沿线厚度分布趋势一致,但数值上是黄启玉模型的2-3倍；同一蜡沉积层厚度时,沉积层中蜡的质量分数增加会造成沉积层的界面温度降低,蜡沉积速率变大；当沉积层中蜡质量分数一定时,蜡沉积厚度的增加会使沉积层界面温度逐渐升高,而管内壁温度降低；不同运行时间下,沉积时间的延长导致管道沿线的蜡沉积厚度增加,这种增加并不是线性增长,而是先快后慢的增长趋势；从建立的蜡沉积厚度随时间变化的模型来看,对数模型与实验值的吻合程度最好,指数模型和动平衡模型所得的结果与实验结果的吻合程度相当。在沉积初期,指数模型的吻合程度高于动平衡模型,但当沉积时间接近实验规定时间时,动平衡模型的吻合程度高于指数模型。