在海底含砂集气管道输送过程中,会有液相析出。当流速低于临界流速时,砂粒便无法维持悬浮状态,将发生沉降。沉积在管道中的砂粒会造成管道堵塞、管道冲蚀、管道腐蚀。目前,防砂管理作为管道集输系统除砂的主流方式,旨在保证砂粒在管道内处于运移状态。即,通过预测维持砂粒运移所需的临界流速实现管道防砂管理。本文通过实验探究水平-竖直集气管道内砂粒运动规律、管道携砂特性、携砂临界流速,并建立模型实现砂粒临界流速的计算。搭建了水平-竖直集气管道系统,并保证气液固均匀混合。基于该实验系统,采用肉眼观察与拍摄记录的方法,研究了不同粒径、不同体积浓度的砂粒在不同气液流速下的运动状态,并阐述了不同砂粒流型间转变机理,最终形成了砂粒运动流型相图。本文定义临界流速为管道内所有砂粒持续运动所需的最小气液流速。并以临界流速、水平-竖直管道压降、流体携砂效率以及流体粒级携砂效率为特性参数,探究了流体携砂特性。结果表明,临界流速随砂粒粒径、砂粒体积浓度、液相粘度的增加而增加。对比气液流动压降可知,仅在高浓度、大粒径实验体系下,气液固压降才会略高于气液压降。流体携砂效率随表观液速的增加而增加,且低表观液速下,粒径对携砂效率的影响不显著。通过研究粒级携砂效率发现,小粒径砂粒体系粒级携砂效率随粒径的增加呈现先上升后下降的趋势,而大粒径砂粒体系粒级分离效率随粒径的增加而单调下降。模型求解方面,本文在国内外砂粒临界流速求解模型的基础上,通过选用应用最广泛的单相流计算模型,选择合适的气液两相流特征参数,实现模型推广。结合实验数据可知,在选用管道直径为特征长度、液相真实流速为特征流速的情况下,模型预测结果均在±30%的误差范围内,具较高准确度。