深水油气田开发模式主要包括深水平台（干式采油）、水下生产系统+浮式生产平台、水下生产系统+浅水平台（陆上终端）（图1-1）。无论哪种方式，海底油气水多相混输系统是深水油气田开发最主要的油气集输模式，流动体系主要包括储层、井筒、生产设施、井口区管道和海底集输管道，是以设备为点、管道等为线组成的庞大系统。深水海底高压低温环境复杂，井流特性复杂，必然会引起集输系统中安全流动障碍的出现，所以深水流动安全保障一直是石油强国关注的热点和难点。

深水油气田多相流动保障所要解决的主要问题是油气水多相流整个流动体系中不稳定的流动行为，包括原油的起泡，低温乳化，固相沉积（如水合物、蜡、沥青质和结垢等）（图1-2），水下设施、跨接管、海底管道和立管段塞流，以及气液、油水两相流流型引发的多相流动态腐蚀、冲蚀等。集输系统中多相流流动行为的变化将影响正常的生产运行，甚至会导致油气井停产，所以如何保证从设计到建造、运维、弃置全时段，从储层、井筒、水下设施、海底管道到下游设施整体油气水多相流动体系中任何时间、任何地点“流动畅通”，是流动安全保障技术和工程研究的目标。

图1-1　水下生产系统+海底管道+陆上终端

早在20世纪80年代，英国、挪威、法国、美国、德国、巴西等国家纷纷采取以科研机构、石油公司、设备公司三方合作的方式，投入大量的人力、物力，开始进行深水工程的长期研究计划，从事与深水远距离多相输送流动保障相关的研究工作，如欧洲的“海神计划”，巴西一系列深水研究计划PROCAP1000、PROCAP2000、PROCAP3000等（表1-1），都一直将深水流动安全保障技术作为中长期深水科技战略重要研究方向。

经过十几年的探索和研究人员的不懈努力，美国、挪威、巴西等国分别从机理研究到建立大型多相流试验环路，油气水多相管流工艺设计技术日臻完善，流动安全的系统监测以及复杂工况的处理技术、装备不断发展。与此同时，水下多相增压设备、多相计量仪表、水下气液高效分离技术等取得了长足的进步，12套水下多相增压泵、多套水下气液分离系统已经投入现场使用，部分设备和软件进入商业化应用阶段。这些创新技术的研发为深水油气水多相远距离集输系统的设计、运行安全提供了有力的技术支撑和保障，同时极大地促进了北海、墨西哥、巴西等地区海底管道的建设。目前国外海底混输管道的建设已经具有一定的规模，其显著特点如下：

图1-2　典型流动安全问题

表1-1　国际知名的深水工程研究计划(www.daowen.com)

①建设区域广：包括北海、墨西哥湾、澳大利亚、巴西、加拿大等。

②输送介质以天然气凝析液、轻质原油为主。

③铺设的水深范围大：从几十米到数千米。

④海底混输管道的发展趋势为大口径［内径从12 in到40 in（1 in=2.54 cm）］、长距离（最长500多千米）、高压力。

⑤智能控制技术开发与应用：包括软件模拟和流态控制技术在管道设计及运行管理方面的应用。

⑥新型输送技术研究与应用：如采用超高压力和密相输送，使多相变单相，采用水下多相增压技术、分离技术等延长卫星井或油田回接距离及上岸距离等。