随着油气开采进入深海模式,深海的低温高压环境更容易使得海底管道中生成水合物和蜡结晶。如何更好地保障油气运输安全是油气开采中不断探索的学科与工程问题。目前,国外正在大量地使用直接电加热(Direct Electrical Heating,DEH)技术来解决管道保温问题。为了更加深刻地认识DEH应用于海底管道的加热效应,本文从传热学的角度出发,研究了在电磁、热、流三大物理场相互耦合作用下的DEH技术。本文首先建立了电磁有限元模型,研究了在电缆和管道的电磁作用下,管道中钢管的焦耳热生成规律,分析了电流、电流频率、电缆至管道中钢管的距离以及管道尺寸这四个物理量对DEH技术中生成焦耳热的影响,并通过正交分析法确定了这四个影响因素的权重。其次,本文通过建立电磁流耦合有限元模型,研究了DEH加热条件下,管道中流体的温度分布状态,揭示了温度场的分布规律。最后,本文通过建立电磁热耦合模型,研究了DEH技术应用于瞬态停井工况,整个管道温度的变化规律,得到了加热电流、加热时间和温度三者之间的相互关系,并根据大量数据拟合出相应的计算公式,可以有效地判断任意时刻的油气最低温度,为DEH的实际工程设计提供参考依据。