随着油气田开采时间的增长，采出液中含水率逐年增加，部分井液的含水率已达到98%以上，给目前已有的采出液处理工艺带来新的挑战。目前，油田采出液处理工艺的基本作法为：第一级气液分离脱气，第二级通过重力沉降进行油水预分离，随后含水低于30％的原油进入第三级高压静电脱水，而含油低于100毫克/升的污水进入水处理系统进行深度净化。这套工艺系统一般需要多个大型沉降罐以及相应的泵、管汇、阀门、控制系统，普遍存在占地面积大、分离效率低、处理深度不够等缺点，因此海上油田开发一直在寻求级数少、重量轻、占用空间小的油气水高效处理方法，以便实现海上油气、特别是深海油气的经济开采。同时，为提高混输过程中的流动安全保障，实现对开采过程的精确控制，油气水多相计量，包括各相流量和体积含率的精确计量成为重要的技术需求。但是，由于采出液中多相多介质耦合过程中的复杂特性，给多相计量的精度和稳定性带来很大的挑战。

图1 海上油气资源开采工艺系统

国家重大科学仪器设备开发专项“水下油气水高效分离与计量装置”项目，由力学研究所牵头，联合中海石油(中国)有限公司深圳分公司、中国石油天然气股份有限公司辽河油田分公司、天津大学、华油惠博普科技股份有限公司等4家单位，自主开发了管道式油气水高效分离与计量设备，该仪器突破了石油开采领域中利用大型容器进行油气水多相分离的传统理念，形成自主知识产权的多相流高效分离与计量技术，以及柱型旋流管、过程成像系统等关键部件，建立适用于陆地、海洋平台及深海等不同环境下管道式油气水多相分离与计量装置的应用体系，为石油开采等行业提供具有自主知识产权的高效油气水分离与计量装置，为我国深海油气开发与利用提供油气水深度分离的关键设备。

图2 南海流花FPSO管道式分离装置应用现场

该项目经过六年实施，于2018年7月5日通过了初步验收。项目圆满完成了各项考核指标，突破了多项关键技术，部分技术达到国际同类产品水平。例如，多相流量计采用往复隔离的技术理念，实现高精度油气水的混相计量，研制出与多相流的流型、油气水三相含率、原油的油品性质无关的高精度油气水三相计量仪。对2台实验室样机和2台工业试验样机以及操作软件与数据处理软件的开发测量表明，技术指标达到油气水各相计量精度±3%的国际领先水平。经过工业试验样机在辽河油田沈阳采油厂，南海油田西江平台、南海油田恩平平台进行了12井次的测试试验验证，油气水各相的测量精度达到了±3%的任务书要求。

项目研究过程中，获得新仪器4台，新装置2套，核心关键部件16个，新应用方法6种等。本项目成功实现了具有自主知识产权的水下油气水高效分离与计量装置的工程化开发，达到可产业化的标准和条件，完成了高精度多相流动可视化及参数测量、高效管道式分离与计量等核心部件的自主研制，开发了仪器操作软件与数据处理软件，共发表论文84篇，其中SCI 25篇，申请授权专利30项，获得美国PCT专利1项，在多相流分离与计量领域取得了一批创新性成果，培养了一批仪器研制和应用的研究人才。

图3 活塞式多相计量装置现场测试和应用