随着湿气输送工艺广泛应用,地形诱发的管道积液问题已成为影响生产安全、稳定、高效的最突出问题。为提高输气效率,满足管道完整性管理的需要,大部分集输管道急需判断管道积液/携液状态并实施经济有效的排液作业。本文以携液理论为基础,基于多相流实验研究结论建立了适用于起伏湿气集输管道的临界携液模型,研究分析了泡沫排液、涡流排液技术在集输管道的可行性和适用性。本文自行搭建可视化起伏多相流实验环道,借助高速影像研究了起伏管道的携液动态特征和临界携液状态下的液相运动分布特征;采用目测法、压差波动法以及首创的超声多普勒测速法(UDV)判别管道临界携液状态并测量临界携液流速值。研究发现起伏管道积液问题的症结在肘部和上倾管段,且上倾管段连续携液是起伏管道连续携液的充要条件;在倾斜管段的临界携液状态下,液滴不能稳定存在,液膜则呈现分层结构或不均匀环状结构,入口条件与管道倾角通过影响液相分布结构进而影响临界携液流速。考虑实际液相运动分布特征,本文建立了倾斜管临界携液组合模型,新模型在敏感性、计算准确性、偏差离散程度等方面评价结果良好;将倾斜管临界携液组合模型与起伏管道水力模型耦合,实现了起伏管道沿程临界携液流速的计算,并以气田生产数据验证了模型对携液动态预判结果的可靠性。本文在携液理论研究基础上,进一步开展集输管道新型排液技术研究。采用实验研究、Fluent仿真计算和现场试验等方法定量评估泡沫排液技术与涡流排液技术的使用效果。研究发现两种排液技术在集输管道中均表现出排液效果和减阻效果,前者在大起伏、低含液率管道中或采用增大浓度、二次掺混等措施时效果更好;后者更适用于高气液比、高气速和小起伏的管道,且在应用时应首先判断涡流工具的有效性。本文建立的起伏管道临界携液计算模型为起伏湿气集输管道积液/携液状态预测和排液技术研究提供了理论基础;对泡沫排液、涡流排液技术的测试结论,能够指导现场改进排液作业方案、提高排液效率。