深海油气管道由于长期运行在深海的低温高压条件下,因此极易发生水合物堵塞现象,从而造成经济损失和安全危害。目前,避免水合物生成和水合物管理是主流的深水油气管道流动安全保障技术。前者需要大量消耗抑制剂从而增加管道运行成本,因此后者在经济性上具有绝对优势而逐渐成为行业关注的热点。水合物管理法允许管道内存在水合物而不发生沉淀,相关研究表明管道内流体存在一个临界流速——高于此流速则管道内水合物不发生堵塞——该临界流速在流固输运领域被定义为极限沉淀速度,即管道内颗粒不发生沉淀的临界流速。因此,研究水合物在管道内的极限沉淀速度可对保障油气管道中流体流动安全起到指导作用。应用理论模型和实验测量两种方法对气主导管道中水合物极限沉淀速度进行了研究。基于对初始静止的颗粒受力分析得到极限沉淀速度理论模型,该模型主要考虑拖曳力、升力、湍流力、净重力、粘附力和摩擦力对水合物颗粒的作用。基于三种移除机制(滑动、滚动和悬浮)对应的判据得到相应的极限沉淀速度方程,基于等式变换对方程进行了无量纲化。分析方程的主要参数发现粒径、管道壁面粗糙度和管道内干湿度是影响极限沉淀速度的重要参数。随着粒径的增大,极限沉淀速度-粒径曲线可分为粘附力主导区和重力主导区两部分;在粘附力主导区极限沉淀速度随粒径增大而减小,在重力主导区极限沉淀速度随粒径增大而增大。极限沉淀速度随着管壁与颗粒摩擦系数的增大先增大后保持不变,颗粒的移除方式也从滑动变为滚动。管道内少量自由水的存在可大幅度增大极限沉淀速度,与文献中气相主导系统中水合物粘附力主要为液桥力的观点吻合。建立了一套单向气体输运管道内颗粒极限沉淀速度实验系统。利用该系统对无液桥作用下玻璃珠颗粒、有液桥作用下玻璃珠颗粒以及有液桥作用下冰颗粒的极限沉淀速度进行了实验测量。实验发现无液桥作用下玻璃珠颗粒出现了分散的现象,与文献结果相似。与文献中基于统计学的处理方法不同,本文采用了增大可控因素从而减小不可控随机因素的影响的方法对实验进行了改进,提高了实验的可重复性。采用前述初始模型计算发现有液桥作用下玻璃珠颗粒和冰颗粒的极限沉淀速度与实验结果相差较大,因此在实验基础上对初始模型进行了改进。本文基于对液桥形态分析,引入横向毛细管力替换了初始模型中的毛细管力,改进后的模型结果与实验结果吻合较好,说明了模型修正的合理性。