复杂海况下CO₂管输水合物演化机制及流动安全协同保障

海洋含CO2油气资源开发协同CCUS技术是实现“双碳”目标的重要途径，而海底长距离管输面临的高压、低温及高盐极端工况极易诱发水合物大量生成并导致管道严重堵塞。针对相平衡模型预测精度不足与多流体参数协同机制不清的行业痛点，研究团队原创性提出了从微观界面成核到宏观浆液流动的跨尺度演化理论。依托自主研制的集成在线FBRM与可视化的30米高压输送环道，团队系统探明了流速“双重效应”及临界持液量极限放大效应，原位证实了颗粒向聚集体演变并向管壁迁移的“成核-聚并-沉积”微观失稳机制；并成功构建高精度半经验耦合动力学模型（诱导期 R²=0.937），精准识别出诱发堵塞的非线性“三重共振”协同危险边界。基于上述流变规律，团队进一步探明了新型绿色抑制剂体系的双重协同效应：氯化钠电解质环境显著增强了 L-丙氨酸（Ala）的分散性与界面活性，有效克服其易团聚缺陷并彻底切断水分子有序氢键网络；采用0.6 wt% Ala与8 wt% NaCl的复合体系可彻底遏制成核生长，实现1500分钟内水合物零生成。该项工作打通了微观相变与宏观流变的数据壁垒，为深海 CCUS 安全冷流输送提供了定量化防堵设计工具与核心工程指导（获批国家自然科学基金面上项目：52572337；核心成果发表于 Results in Engineering, 2026; Journal of Pipeline Science and Engineering, 2026）。

CO₂水合物管输演化监测环道、流动预警及微观抑制机理