近年来,油气资源的开采重点逐渐由陆地转向海洋。为了保证海底管道安全输送,减少管道腐蚀,提高管道输送效率,海底管道需要进行定期的清管操作。常规清管器用于海底天然气管道清管,由于通过清管球或者皮碗对管道密封清管,清管过程中背压升高并且依靠压差进行清管运动。这种常规的清管方式造成清管器速度过快且不稳定,尤其在海管立管处,管道高差较大,运行时管内滞液量也会较大,清管操作时形成的段塞相应也会较严重。为了减少清管时段塞对下游设施的影响,配合下游工艺流程的设计,必须选择合适的清管工艺以保障管道的安全运行。而采用带旁通孔的射流清管器可以有效调节清管器速度、降低管线压力波动和终端液塞流量。本文通过调研国内外文献资料,首先深入学习了相关理论知识,并在前人所做工作的基础上,完成了射流清管器受力分析、射流孔节流分析以及清管器启动和卡堵过程的分析;利用建立的一条简单的海底管道对清管过程主要影响因素进行分析;以我国两条实际存在的海底凝析天然气管道为研究背景,基于OLGA软件对海底天然气管道射流清管器清管过程进行了数值模拟工作,完成了射流清管器旁通率的优选和水合物生成和预测工作。具体研究内容如下:广泛调研清管器结构和密封材料,对比选择皮碗钢轴射流清管器作为设计基础。同时模拟对比后选择采用单孔形式进行射流清管器的旁通设计,开孔位置设置在清管器的中央;对射流清管器运动过程进行受力分析,研究了摩擦阻力对射流清管器的影响,全面考虑了清管器自身重力分力导致皮碗变形产生的弹性压紧力和皮碗和管壁挤压产生的压紧力两部分摩擦力,并以此作为软件模拟的基础数据。总结分析了清管物理模型,并以基本微分方程出发,建立天然气管道稳态模型和清管过程的瞬态模型,为射流清管器清管过程的模拟分析提供理论基础。基于OLGA建立简单海管模型,模拟分析海管管径、清管器过盈量和立管倾斜角度对清管过程的影响。使用旁通率(0%-18%)的射流清管器模拟某实例海底管道清管过程。分析得到:与普通清管器相比,使用射流清管器清管会减慢清管器的运行速度、延长清管所需时间、减小管线压力波动和减少清管段塞流量。从清管器运行速度、管线压力波动情况、液塞流量降低效果和立管底部流型等几个方面进行对射流清管器旁通率优选,最终确定该管线改管线射流清管器的最优旁通率为12%-15%。分析清管过程水合物生成原理,选择适合海底管道的水合物防治措施。使用PVTsim模拟不同MEG加注量情况下的水合物生成温度压力曲线。以实际海管为例,模拟管道正常工况、清管工况水合物生成情况。在管道易卡堵的位置建立阀门节流模型,使阀门开度和清管器的旁通器一致,模拟卡堵情况下水合物生成情况。得到三种工况下最低MEG注入量(MEG与水含量的比值)分别为0.31、0.44和0.45,最终最低加注量为0.45。