一、概述
GS-GLCC系列油氣分離計量系統是我公司與西安交大、西安科技大學等研究機構聯合，採用國際最新技術，研製開發的一款新型多相流測量系統。它採用了現今世界上最先進的柱狀旋流式氣-液分離技術，對氣液進行分離，利用科里奧利質量流量計對液相精確測量。由於科里奧利質量流量計具有精度高、量程寬、免維護和流通性強等特點，因此特別適用於油田在計量站單井液量普遍偏低，流量變化大和含水率較高的工況場合。 GS-GLCC系列油氣分離計量系統在測量顯示油水混合液的總質量、流量、密度的同時，能推算出含水比、產油量，其精度完全滿足《油田油氣集輸設計規範（SY/T0004-98）》規定的單井油氣水計量準確度±10%的要求，完善了油井采出液多相流混相輸送的工藝技術。
系統特點：
◇ 計量精度高、實時線上測量;
◇ 操作簡單、方便移動，易安裝、易維護；
◇ 占地體積小、重量輕；
◇ 可靠性高，維護量少；
◇ 適用性廣，量程比寬；
二、原理描述
2.1、尺寸規格設備外形尺寸：車載:120cm(長)×100cm(寬)×158cm(高)
固定:140cm(長)×100cm(寬)×180cm(高)
整機重量：320Kg
GS-GLCC油氣分離計量系統技術參數如下:
l 流量範圍: l～80 m³/d
l 測量誤差: <±3%(液相)
l <±5%(氣相)(選用)
l 額定壓力: 4.0 Mpa
l 耐壓試驗壓力: 6.0 MPa
l 介質粘度：0～12000 MPa.S
| 型 號 | 測量範圍 | 用電規格 | 遠傳系統（選配） | 備註 |
| GS GLCC-01C | 0.4~4m³/h | 220VC 1.1Kw | GPRS遠傳系統 | 車載移動式 |
| GS GLCC-01A | 0.4~4m³/h | 220VC 1.1Kw | 固定式 | |
| GS GLCC-02 | 1.8~18m³/h | 220VC 1.5Kw | ||
| GS GLCC-03 | 3~30m³/h | 220VC 2.0Kw | ||
| GS GLCC-04 | 7.2~72m³/h | 220VC 4.0Kw | ||
| GS GLCC-05 | 12~120m³/h | 220VC 5.0Kw |
| 配置 | 上機位 | 終端 | 軟體 |
| 單台遠傳系統標配 | 研祥工控機一台 | 一般GPRS發射系統、電源、防爆箱一套 | 可實現單台油氣分離計量設備實時數據顯示、實時曲線、數據報表、用戶管理等。 |
| 單台遠傳系統高配 | 研華工控機一台 | 高配GPRS發射系統、電源、防爆箱一套 | 可實現單台油氣分離計量設備實時數據顯示、實時曲線、數據報表、用戶管理、網頁發布等。 |
| 四台遠傳系統標配 | 研祥工控機一台 | 一般GPRS發射系統、電源、防爆箱一套 | 可實現四台油氣分離計量設備實時數據顯示、實時曲線、數據報表、用戶管理等。 |
| 四台遠傳系統高配 | 研華工控機一台 | 高配GPRS發射系統、電源、防爆箱一套 | 可實現四台油氣分離計量設備實時數據顯示、實時曲線、數據報表、用戶管理、網頁發布等。 |
GS-GLCC系列油氣分離計量系統工作原理如上圖所示，進口由雙傾角向下的管道與鉛垂管道相連，多相流經進液管進入主分離器。由於旋流作用，在主分離器中，離心力、重力和浮力形成一個倒圓錐型的渦流面。密度大的液相沿鉛垂管道的管壁流到分離器底部，密度小的氣相沿渦旋的中央上升至分離器頂部，最終氣相和液相分別從分離器的頂部和底部排出。並通過自力式控制系統調整液位和壓力，實現兩相充分分離，分離後的液相通過單相流量表單獨計量。分離器的精確設計是保證系統整體性能的關鍵。精確的分離器設計可以確保在複雜的工況下，氣液兩項良好分離，以保證儀表的計量精度。根據用戶提供的工況、測量精度要求，我公司計算確定GS-GLCC系列油氣分離計量系統的尺寸，並設計、製造及配套的儀表控制系統。GS-GLCC系列油氣分離計量系統適應面廣,可涵蓋現今大多數的油井。
2.6、GS-GLCC系列油氣分離控制原理GS-GLCC油氣分離計量系統採用自力式控制原理，根據現場工況的流型模擬，充分考慮了液位、壓力、氣液流量和閥位之間的相互關聯，組成了完善的複合調節系統。通過建立正確的氣液分離模型和採用完善的控制系統使分離器實現良好的氣液平衡，達到理想的分離效果，從而保證計量的準確性。
2.7、計量原流體經過分離後，被分離成氣相和液相兩種狀態，氣相可通過氣體流量計進行計量,液相由質量流量計進行計量。而質量流量計又以其特殊的原理可通過輸入現場純水和純油的密度由微機系統來進行計算得出流過的純水量和純油量，實現對油井產油的單量功能。
另外該裝置還可由計算機對測量參數進行分析處理，自動生成液、氣、水（油）瞬時參數曲線，生產日報等，也可根據用戶需要實現計量參數的遠程監測。
本設備既可固定使用也可車載使用。
以下為設備正常工作時液體在設備中的流向示意圖：
3.氣體回流腔 8.出油口
1.進油口 2.一級分離器腔 4.二級回流腔 5.科里奧利感測器
6. 數據變送器 7.單 向 閥 8.出油口
此設備根據使用環境的不同可能需要相應的配套設施。如果此設備所使用的環境每年中最低氣溫低於15℃，且進入設備的油溫也較低，則需要相應的伴熱設施，以防停井後原油在計量腔內凝固造成再次啟動困難，保證設備的正常使用。
三、油氣分離計量系統技術背景
單井采出液量是油田開發的基礎數據，是地質分析、開發方案設計的重要依據。隨著油田進入高含水開發期，油井計量的難度越來越大，加之生產的精細分析及降低成本增加效益的需求，對單井計量技術的要求也在提高，因此單井計量技術的準確性、可靠性已成為重點關注的問題。
隨著油田開採力度的增大，目前的單井計量技術已經無法滿足油田發展要求。
1.自動連續計量技術工藝安裝過於緊湊，操作空間比較狹窄，不利於工人的日常生產和維護；質量流量計精度易受氣泡影響導致誤差大；由於帶摻水、熱洗工藝流程的結垢問題會影響計量的準確度，同時會造成摻水流量計計量二次誤差。
2.井口功圖量油技術對於連抽帶噴、油管漏失等抽油機井使用效果不理想在技術上有待提高。
3.異性增容翻斗量油技術翻斗長期工作可能導致螺栓鬆動或軸承磨損，出現計量不準、翻斗不翻的現象；在溫度低得冬季，原油在翻斗邊緣結蠟，改變了翻斗的容積和重心位置。
4.稱重計量車量油技術僅適用於低產液單井，不能長時間連續量油，且無法計量產氣量。令該裝置採用人工方式控制計量罐與井口壓力的平衡，不能實現精確控制。
以長慶油田為例，它的工作區域位於鄂爾多斯盆地，橫跨陝、甘、寧、內蒙古、晉五省（區），勘探總面積37萬平方公里，經歷了40年的開發歷程，先後成功開發了36個低滲、特低滲油氣田。
工作環境和特點如下：
1.工作區域分散，生產環境艱苦，社會依託條件差。
長慶油田工作區域點多、線長、面廣，油氣井分布在荒原大漠和黃土高原的邊緣地區，員工所處的自然環境很差。
2.油氣生產安全環保風險高。
長慶油田石油、天然氣生產安全責任大，生產區域大部分分布在生態脆弱區環境和敏感區，那么生產難度大，安全環境風險大。
3.多井低產的現狀導致生產運行成本和建設投資控制壓力大。
長慶屬於典型的低滲、低壓、低豐度的“三低”油氣藏，隱蔽性、非均質性強，地質條件複雜，單井產量低。面對三低油氣多井低產的現實，生產運行成本和建設投資控制壓力大。
4.生產設施分散，用工總量控制難度大。
長慶油田公司工作區域分布廣泛，生產設施分散，按照原有的人工巡井、井站駐守，用工控制難度大。為了適應長慶油田低成本發展以及提高企業現代化管理水平的要求，保持油田持續、有效、協調的發展，將員工從分散的駐地向生產基地相對集中，改善一線員工生產、生活和條件的條件，開創了生產新局面。長慶油田引進了數位化管理。
為滿足油田推廣套用數位化智慧型管理的需求，在此現狀下我們需要一款新式計量技術來代替這些計量技術。
GS-GLCC油氣分離計量系統的開發套用，實現了單井連續計量和分隊連續計量，解決了傳統計量方法的間斷性和不準確，彌補了目前多相流計量無法測量小流量的技術空白，達到了《油田油氣集輸設計規範（SY/T0004-98）》規定的單井油氣水計量準確度±10%的要求，完善了油井采出液多相流混相輸送的工藝技術，實現和吻合了油田數位化改革的需求。
1、計量精度高，混液計量精度達到3%；
2、量程範圍寬，實用量程比可達50：1；
3、適用範圍廣，適用於不同工況、各種介質流型條件下的多相流測量；
4、自動化程度高，裝置運行無需人工參與；
5、安全可靠，採用管道設計，去掉了分離器、安全閥等壓力器件；
6、體積小，重量輕，結構合理，占地面積小，可實現連續計量；
7、操作簡單，運行可靠，使用壽命長，維修、維護工作量小；
8、性價比高，使用成本低；
9、測量液量的同時，可測量密度、溫度、含水率，一表多用；
10、採用計算機對計量儀表測量參數進行分析處理，自動生成液、氣、水（油）計量曲線和生產報表，為實現油井精細化管理提供科學保障。
長慶油田部分採油廠，將最佳化生產工藝的基礎將數位化與勞動組織架構相結合，利用GS-GLCC油氣分離計量系統，實現生產組織方式和勞動組織架構的深刻變革最大限度減輕崗位員工的勞動強度，提高工作效率和安全生產管理水平。最佳化地面供應模式，通過數位化的管理最佳化地面供應模式，創造條件使組織設定與生產布局相統一，做到需要指揮的地方有控制。
1．我們在前端生產管理和一些設備，通過一些設備對我們生產過程進行控制。
2.終端以公司層面生產指揮調度，安全環保監控、應急搶險為核心功能的生產運營指揮系統。用遠傳技術實現了實時計量運行和產量的狀況，這樣可以對全部的生產設施進行一個監控，實時計量實時查詢，還可看以往的計量數據，列印存檔。
3計算便捷了我們的安全和生產。以前的人工現場計量到現在的電子遠傳計量。因為油田的地理環境比較的複雜，我們的生產場地比較多，按照傳統的管理的方式每天由人從現場或者是從基地出發到每一個井廠進行一些管理和作業相當艱苦。而通過數位化管理以後，通過引進GS-GLCC油氣分離計量系統，可遠傳系統控制傳輸，及時線上的將信號傳輸到生產計量產量的科室，可同時打開5台電腦同時查看並輸出列印，純數據線上詳實的記錄，可以將以前的比較煩瑣的人工勞動變成遠程的監控。避免了以往人工大量的勞動，主要以油、水兩大系統為主線，分離後計量。
綜上所述，經過我們的效果分析，通過數位化的管理，引進GS-GLCC油氣分離計量系統，
1. 有利於最佳化工藝流程、減少管理環節。
2. 有利於勞動組織的模式，可以有效的控制用工總數。
3. 有利於提高勞動效率、降低勞動強度。
4. 有利於控制生產運行成本，井站和，無人值守減少了看護設施等等措施降低了運行成本。
5. 有利於減少布站，節約投資。
6. 有利於提高生產管理效率和安全環保監管水平。
GS-GLCC油氣分離計量系統最終實現了生產組織方式的變革，提升了監控的安全的能力，降低了一線勞動工作的強度。
四、單井計量技術的現狀及發展
單井采出液量是油田開發的基礎數據，是地質分析、開發方案設計的重要依據。隨著油田進入高含水開發期，油井計量的難度越來越大，加之生產的精細分析及降本增效的需求，對單井計量技術的要求也在提高，因此單井計量技術的準確性、可靠性已成為重點關注的問題。
計量類型:4.1 自動連續計量技術1計量原理：
採用垂直分布設計模式，取代了傳統計量間內水平分布設計模式，將自動選井閥組與油氣水自動計量裝置結合起來，以旋流分離技術為基礎，配套計量儀表，進行計量數據的自動採集、處理和傳輸；同時以電動多通閥為手段，實現計量選井的自動控制。
2優點：
自動化水平高，計量精度高，測量範圍寬，現場工況適應性強，可用於實時測量和實時線上監控。
3缺點：
工藝安裝過於緊湊，操作空間比較狹窄，不利於工人的日常生產和維護；質量流量計精度易受氣泡影響導致誤差大；由於帶摻水、熱洗工藝流程的結垢問題會影響計量的準確度，同時會造成摻水流量計計量二次誤差。
1計量原理：
抽油機線上計量：通過感測器採集油井載荷與位移數據，將地面示功圖套用桿柱、液柱和油管三維振動數學模型，同時考慮泵掛深度、桿柱組合、油氣比、出砂情況、油品性質等邊界條件求解，得到井下泵功圖，然後套用泵功圖識別技術來計算油井產油量。
電泵井線上計量：通過感測器測試油嘴前後壓差，套用混相流節流公式，建立相應數學模型，再用電流數值經行修正，計算出產液量。
螺桿泵線上計量：通過測量螺桿泵電機轉速，建立相應的數學模型，配合電流數值修正，計算出產液量。
2優點：
在基礎數據準確的情況下不受單井產液量高低的限制，可實現線上連續計量，解決了地面系統簡化最佳化過程中“串、環、樹”流程單井計量問題。
3缺點：
對於連抽帶噴、油管漏失等抽油機井使用效果不理想在技術上有待提高。
1計量原理：
常規翻斗量油裝置的密閉容器內安裝有兩個對稱的翻斗，工作時，單井來油從進口進入容器上室，然後溢流至下室翻斗，油量達到翻斗標定重量時，翻斗翻轉卸油；同時另一個翻斗再進油，油量達到翻斗標定重量時，翻斗翻轉卸油，第一個翻斗再進油，在翻轉，如此反覆工作。通過電子計數器記錄翻斗翻轉次數，即可折算出單位時間內單井產量。
常規翻斗盛液量較少，使用時翻轉頻率高，撞擊次數多，長期使用磨損嚴重，且不適應產量較高的油井使用，為此採油三廠研製了異性增容翻斗量油裝置，它通過採用異性設計增加了翻斗容量，減少了可動件的磨損程度；借鑑旋流原理，提高了氣液分離效果；採用減震設計提高了翻斗使用壽命；套用磁傳導設計思路為翻斗翻轉計數，解決了翻斗一般性卡翻問題。
2優點：
體積小，流程簡單，方便管理，投資少，可實現線上連續計量，能夠很好地解決泵況不正常、氣液比高的油井計量困難問題。
3缺點：
翻斗長期工作可能導致螺栓鬆動或軸承磨損，出現計量不準、翻斗不翻的現象；在溫度低得冬季，原油在翻斗邊緣結蠟，改變了翻斗的容積和重心位置。
1計量原理：
用計量車將稱重罐串入生產管線中，先利用套管氣對稱重罐充壓，當壓力與生產管線壓力平衡後，油井的氣液進入容器罐，液體滯留於容器下部，天然氣則通過罐出口管線進入生產管線，實現了氣體無外排。電子地秤時時顯示稱重罐的進液量，通過計量單位時間段的稱重差，即可折算出油井的日產液量。計量結束，通過管套氣對計量裝置的流程掃線，將容器罐和連線管線的液體壓入生產管線。該計量流程是在不改變油井生產狀態下進行油井產液的稱重計量，液內含氣不影響稱重結果，容器內壁沾油也不影響稱重計量準確度。
2優點：
套用靈活，適合於單井產量較低、油井分散及距離較遠的油井使用；
產液量計量精度相對較高，流程簡單，環境適應能力強，長期工作溫度性好；
採用快拔式接頭，計量結束後將原油再打回到管匯流程中，操作過程無油污泄露，不污染井廠。
3缺點：
僅適用於低產液單井，不能長時間連續量油，且無法計量產氣量。令該裝置採用人工方式控制計量罐與井口壓力的平衡，不能實現精確控制。
1計量原理：
該系統由柱狀旋流分離器，自力式氣液分離控制器，液、氣、水單相計量儀表等部分等構成。
分離：油井來液（多相流）進入旋流分離器，在離心力、重力和浮力的作用下，形成一個倒圓錐形渦流場，密度大的液相沿垂直管管壁流到分離器下部，密度小的氣相沿漩渦的中央上升至分離器頂部，最終氣相和液相流體分別從分離器頂部和底部排出。分離後的液相和氣相由自力式氣液分離控制器根據流量、壓力等參數進行控制，保證分離器的穩定工作，實現氣液兩相充分分離且不會出現二次混合。
計量：分離後的氣相和液相通過單相流計量儀表計量，其中液相的油水混合物經由質量流量計進行計量，而質量流量計又以其特殊的原理可通過輸入現場純水和純油的密度來進行計算得出流過的純水量和純油量，實現對油井產油的單量功能。另外該裝置還可根據由計算機對測量參數進行分析處理，自動生成液、氣、水（油）瞬時參數曲線，生產日報等，也可根據用戶需要實現計量參數的遠程監測。
2優點：
計量精度高，混液計量精度達到3%；量程範圍寬，實用量程比可達50：1；適用範圍廣，適用於不同工況、各種介質流型條件下無需人工參與；安全可靠，採用管道設計，去掉了分離器、安全閥等壓力器件；體積小，重量輕，結構合理，占地面積小，可實現連續計量；操作簡單，運行可靠，使用壽命長，維修、維護工作量小；性價比高，使用成本低；測量液量的同時，可測量密度、溫度、含水率，一表多用；採用計算機對計量儀表測量參數進行分析處理，自動生成液、氣、水（油）計量曲線和生產報表，為實現油井精細化管理提供科學保障。
五、與同類產品比較的優點：
| 序號 | 類 別 | GS-GLCC油氣分離計量系統特點 | 其它同類油氣分離計量系統特點 | GS-GLCC油氣分離計量系統優點 |
| 1 | 安全性 | 防爆安全型 | 本安型 | 所有電器元件、管路及伴熱保溫裝置均採用防爆級別材料以保證油田石油安全。 |
| 2 | 分離方式 | 雙級分離 | 單級分離 | 使分離效果更徹底，計量更準確，設備穩定性更高。 |
| 3 | 結構 | 全機械結構 | 機電結合 | 避免現場使用過程中故障的出現。 |
| 4 | 重量 | 320kg左右 | 其它600kg左右 | 重量輕，體積小，便於運輸安裝，可移動測量。 |
| 5 | 外型 | （長×寬×高） 車載：1.2m×1 m×1.58 m固定：1.4m×1 m×1. 8 m | （長×寬×高） 車載：1.5 m×1 m×2.05m 固定：1.8 m×1.5m×2.9m | 重量輕，體積小，便於運輸安裝，可移動測量。 |
六、與傳統式計量手段比較的優點：
| 序號 | 類 別 | 與傳統式計量手段相比優點 |
| 1 | 用 途 | 用於採油廠單井計量，井組計量，替代了原有的計量手段（雙容積計量，三八方罐式計量，翻斗計量，功圖計量）實現線上實時計量，並可數據遠傳管理，滿足數位化油田建設要求。 |
| 2 | 現場套用特點 | 精確計量、寬量程計量、安全可靠、體積小安裝方便、勞動強度低、工作效率高、計量準確、成本低、線上測量、實時監控、運輸方便、環境適應性強。 |
| 3 | 使用成本 | 節約人力費用和成本，原來一口井5天測一次，一個月測6次，傳統測一天大約400元，使用了格仕的油氣分離系統，一個月可以節約大約2400元，一個月可測量5口井，可節約大約12000元，一年節約約144000元。並且原有井口人員可大量減少，大大節約人力費用和成本（其中布管線等的費用未計算在內）。 |
| 4 | 節能減排 | 從油井口測量直接進入集輸管道，排除了汽車運輸複雜的環節，減少汽車運輸產生的尾氣排放。 |
| 5 | 數位化管理 | 可實現遠程線上實時數據傳輸，記錄，及時的查看單個和多個油井的產量，及時網頁發布數據，記錄產量。 |
