——传统生产油井测试系统的一个新选择
在气田和油田生产过程中，有效的操作，生产管理和储存管理都依赖于精确测定不同油井的纯油，净水，水含量和气体体积等数值。由于经济因素引起的利润降低，诸如对产量持续增长的需求，持续增长的运营成本，现有油田的产能下降，勘探成本的上升等，油气生产公司正在寻找一种方法，在传统的油井测量过程中去除测量的不确定度和提高确信度。
目前广泛接受的传统油井测量的实践和过程，是不可靠且无法反映出现有生产油井中的动态条件。一系列的因素会影响测量的不确定度：由流量控制水准和接口探测导致的探测分离器低效，机械和仪表故障，分离器内堰板效应，滞留时间，操作错误，多种类型的阀泄漏，各种的净化要求，数据的取平处理以及定期的而不是连续的测试。通过使用一个基于部分分离技术和科里奥利测量的多相流测量系统可以减少和去除很多这样的因素。
一个基于部分分离和科里奥利测量的多相测量系统增加了可靠性和更多的功能来处理一个更广范围内的油井测量应用。通过使用这个系统，可以得到更多的有代表性的油井生产数据，即可以增加油井测试的频度和测试的持续时间，也可转为对很多独立的油井进行连续测试。更多精确，可靠和有代表性的油井生产数据可以帮助生产者优化生产，降低操作成本并提高油田的产率。
本文内容侧重于讨论通过提供一个集成了GLCC（气液圆柱型分离器）和科里奥利技术的多相流测量系统来提高生产测量以及对利润产生的影响。
测量不确定性对生产性能造成的影响
测量的不确定性上升，生产者优化生产的能力就下降。工艺性能指标（PCI），一个用于决定流量精确度和在不同误差等级置信度的统计方法，已经被作为一个工具来确定由测量不确定度所导致的可能的生产损失。譬如图1所示，对于油井1，即使流量有一个高达40%的变化，由于生产者拥有一个低于50%的确信度水准，这样的水准使得他仅是知道有一个变化已经发生了。依据这样水准的不确定度，对于有效运行和优化油井生产而言是很困难的。
图1 测量的不确定度对流量变化探测的影响
分离器技术
很多分离器技术对于测定不同油井中的纯油，纯水，含水率和气体体积而言是可行的。
基于重力原理的分离器
用来分离测量油井产出的多相流体的应用最广泛的技术是重力基础分离器。通过多级系统将一口单井产出的流体输送至一个测试分离器。每一口井在一个预定的时间内测定，通常不超过24小时。按照一个设定的时间表来重复测试，这个时间表跨度很大，从每10天测试一次至每30天测试一次，取决于油井数量从这些测试得到的标准化产值用于计算总产量。
图2显示周期测试能够得到什么。在1个为期10天的测试周期中的第5天，发生了一个未预期的生产大幅下降。直到下一个计划的测试周期，这个事件再未发生这类事件会带来很多的财务影响。
图2 定期测试对流量变化探测的影响
短期：
◆ 生产损失，当生产下降第一次发生后，已经做出了修正
◆ 更低的日运营成本回报率
◆ 非代表性测试数据导致的有缺陷的生产安排
长期：
◆ 油井测试数据和油田销售数据之间偏差的增加，也增加了油田生产分配因数
◆ 有价值的油田储存模型和特性数据的损失
下列的图表总结了传统型的重力原理分离器的优点和缺点
气液圆形旋流分离器
气液圆形旋流分离器（GLCC）在TULSA大学通过一个合作的工程项目发展起来的。GLCC可以从中低粘度的原油中去除100%的游离气体，无论低或高的油气比，均可达到超过99%的分离效果。
GLCC操作原理是在一个立式管道中使用一个旋流模式来从液体中分离气体。GLCC可以设计来应对很宽的三相流条件。三相混合流体通过在主立式结构的一条进管进入GLCC。
入口臂管倾斜向下的进入主分离器，启动分离工艺在入口臂管的末端有一个喷嘴使得气体和液体可以沿着设备主体立轴方向加速通过入口管，形成一个Vortex（旋流）。这个沿切线加速产生的侧向力可达15至50G。密度大的物质沿着立式主管方向在旋流外侧迅速移动，密度小的气体将聚集在旋流内部移动。
尽管这个概念和产品的优越性已经为人所知多年，直到近年来此类技术的优越性才保证了它得以被广泛应用。主要的技术优势就是科氏技术的引入，以被证实的流量测量性能和含水率的测定性能（参阅随后的相关讨论）。这些特性可以用来替代哪些大型的，复杂的以及需要频繁维护的两相和三相分离器（图3），图示了通过一个GLCC-科氏系统的流体路线。
图3 通过一个GLCC-科氏系统的流体路线
GLCC是一个非常紧凑的结构，拥有一个很小的支撑架，重量大约是传统立式分离器重量的1/8和传统卧式分离器重量的1/64，这些优势使得GLCC技术可以适用在任何需要考虑空间和重量的安装地点。
传统生产油井测试系统的一个新选择
图4 三类分离器的尺寸比较
GLCC拥有应对多类腾涌类型的能力。一个标准的设计可以应对大约4倍标准流速的气体瞬时流量以及2倍标准流速的液体瞬时流量。最近的技术提升诸如“腾涌堰板”可以处理10倍于正常标准流量的气体/或液体瞬时流量。图5图示了一个GLCC系统内的腾涌减缓器腾涌减缓器。
图5 在一个GLCC系统内的腾涌减缓器
改进的多相流测量系统–配备科氏质量流量计的GLCC
通过使用科氏质量流量计结合气－液柱状旋流分离器，多相流体测量性能得以显著地提高。这类系统能够保证纯油，纯水，含水率以及来自单井的气体体积的连续测量，从而提供更可靠，更精确和更具代表性的油井生产数据。此外，这类系统的应用无需清扫时间，从而减少了操作和维护的成本。
GLCC和科氏技术的结合保证了一个很宽广的测量范围和油井的测试性能。电子平台支持遥感，数据储存和连续的实时生产信息的数据共享。当给GLCC增加自控性能后，它可以充分利用现场的仪表信息，保证在快速变化条件下有效地控制油井的测试系统。
因为GLCC-科氏多相流测量系统使用成本低廉，设计简洁，它可以作为一个成本低廉且实时的油井监测系统，以一个连续模式而不是一个批次模式来提供生产信息。因为对截留时间没有硬性的要求，这样所提供的数据可以代表油井的典型动态条件。例如，多相流流速测试可以在任何时间进行以获得一个相对于阻塞取样的优化速率。连续监控也可以用来保证提前探测油井条件发生的变更，这样可以使昂贵的维修工作最小化而使生产效率最大化。
以下是配备了科氏质量流量计的GLCC所提供的优点总结：
经济效益方面的影响
GLCC分离器和科氏测量技术的结合通过多种途径提高了油井和油田的利润率
操作和维护
GLCC和科氏质量流量计都是设计简单，没有可移动部件。系统仅需最低程度的操作员的介入。每日的操作和维护成本低于现有的其他技术。
提高了生产数据的准确性
生产数据的准确性可以通过更频繁的测试、更长的测试时间和持续测试得以提高。
改进后的生产数据能够在多方面提高油井的管理，包括：
◆ 优化人工提升系统
◆ 优化水或者气体的注入
◆ 优化油品回收程序
通过在每一座生产油井安装一个GLCC-科氏系统，连续获取的数据可以用来提高整体资源的配置，进而优化全部储田的产率来最大化利润。
降低安装成本
当在每个生产油井安装GLCC-科氏系统后，原来的每单井通向一个中央储罐区的的流量管线可以被去除。各单井间可以配置一条共享的主干管线通向中央储罐区。这类的“网络”式管道配置可以极大地节省管道成本，仪表和在线维护的的成本。
例如，在安曼南部的升级项目过程中，每口单井均安装了一个油井测试系统。因为收集系统利用了主干管取代了传统的收集管，对于全部管线和人工的需求得以降低，管道泄漏得以最小化。不需要测试用分离器或者测试用途的支管。成本降低了$7，500，000。
图6提供了一个收集系统在技术更新前后的对比说明
图6 收集系统在技术更新前后的对比
在油井寿命内的某时，油井的收入和付出的生产成本之间的差异不足以维持继续生产，这样的结果就是损失了收入或者增加了不必要的支出。图7 的表格说明了在一个高含水率的基准上由绝对含水率的不确定性所带来的影响：
◆ 油井的产能：100桶/天
◆ 含水率的平衡点：97%
◆ 油价：$28/桶
◆ 毛提升成本：$0.80/每桶
图7 过早或者过晚放弃的财务影响
下列表格说明了在含水率不确定性为2%、5%和9%时对年收入损失和年成本的对比
结论
总之，改进的生产数据，包括单井的连续实时数据，通过使用GLCC和科氏技术的多相流测量系统得以实现。作为结果，油井测试数据的可信度得到显著地提高，油井测试的不确定性显著降低。对单井和油田而言，管理决策得以优化而提高了利润率。
利润率也可以通过采用GLCC-科氏多相流测试系统来简化操作，改进维护和故障解决方法等形式得以提高。
