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氣體采油技術(shù)是向油井中注入適應(yīng)油層特性的氣體，通過調(diào)整儲層吸入剖面，提高原油流動性，保持地層壓力，增加驅(qū)油效率，提高油氣采收率的技術(shù)。目前長城鉆探工程院采油所以氣體采油技術(shù)為主導(dǎo)，服務(wù)于國內(nèi)、外多個油田。
二氧化碳采油技術(shù)
自上世紀(jì)50年代美國開始CO2驅(qū)油技術(shù)研究以來，CO2—EOR技術(shù)發(fā)展迅速，目前已經(jīng)成為一項主導(dǎo)的EOR技術(shù)。據(jù)2010年油氣雜志統(tǒng)計顯示，美國2010年開展的EOR項目中，CO2—EOR項目已經(jīng)成為增油量最多的項目，占美國整個EOR增油量的42.4%。
近幾年，我國先后開展了CO2驅(qū)油實驗，國內(nèi)眾多高校和研究機構(gòu)針對不同油藏類型，不同原油物性開展了系列室內(nèi)混相驅(qū)試驗研究，并用組分模型軟件，開展了數(shù)值模擬和室內(nèi)物理模擬研究，取得了多項成果。
工程院采油所CO2采油技術(shù)初始是針對遼河油田稠油、超稠油和高凝油開采難的現(xiàn)狀而開展研究的。隨著應(yīng)用范圍不斷擴大，現(xiàn)在已形成了多種采油工藝。包括：應(yīng)用于輕質(zhì)油藏和普通冷采稠油油藏、中高質(zhì)熱采稠油油藏、高凝油油藏等采用的一系列相關(guān)工藝技術(shù)。
在推廣應(yīng)用上，工程院采油所CO2采油技術(shù)先后在遼河油田和冀東油田的多個區(qū)塊不同油藏，進行了百余口井次的CO2+助劑輔助蒸汽吞吐，液態(tài)CO2吞吐，液態(tài)CO2+水段塞驅(qū)等不同工藝的施工，總計有效率達95%以上，效果顯著，得到了甲方的一致好評。
CO2采油技術(shù)一般可提高原油采收率7%～15%，延長油井生產(chǎn)壽命15～20年。綜合各油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)，該技術(shù)可大幅提高單井產(chǎn)量（對比施工前數(shù)據(jù)），投入產(chǎn)出比可達到1:3.3～1:13.2，經(jīng)濟效益顯著。此外，CO2的回收再利用，可降低向大氣中排放量，減少溫室效應(yīng)，對保護地球起到積極作用。
CO2采油技術(shù)，具有很好的發(fā)展前景，可以在注水開發(fā)的稀油油田、普通稠油油田，注蒸汽開發(fā)的稠油及超稠油油田、高凝油油田中推廣應(yīng)用，是替代注水開發(fā)的一個新的EOR技術(shù)，發(fā)展前景廣闊。如果CO2低壓混相研究取得突破，可使CO2技術(shù)的采收率達到90%以上。
設(shè)備介紹——高壓注入泵：考慮到不同地層吸氣能力的不同，對注入CO2氣體的速度要求也不一樣，采油技術(shù)研究所設(shè)計了可調(diào)頻的液態(tài)CO2注入泵，可以通過調(diào)頻調(diào)節(jié)CO2的注入排量以適應(yīng)不同條件的注氣要求，注入泵照片見圖1，參數(shù)見表1。
設(shè)備介紹——地面加熱爐：考慮到液態(tài)CO2的注入會使油層溫度降低或造成地層析蠟，設(shè)計配套了CO2加熱設(shè)備—地面加熱爐，加熱爐照片見圖2，參數(shù)見表2。
設(shè)備介紹——CO2含量檢測設(shè)備：注入CO2后回采時，要及時對生產(chǎn)井及周邊鄰井的CO2含量進行檢測，以便分析CO2在油層中的作用。檢測儀照片見圖3。
N2采油技術(shù)
長城工程院采油所自2000年開始立項研究N2采油技術(shù)，經(jīng)過十多年的研發(fā)已經(jīng)形成了一系列N2采油技術(shù)，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各大油田，取得了良好的效果。我們設(shè)計制造的遼河油田第一套制氮注氮設(shè)備，目前仍在為各油田提供服務(wù)。
該技術(shù)已在國內(nèi)所有油田取得了良好應(yīng)用效果。為了保證安全生產(chǎn)，在油田的管線試壓、氣井井口試壓、油水井掃線、井筒排液、氣舉誘噴等各項施工中，N2設(shè)備已經(jīng)取代了空氣壓縮設(shè)備。
工程院采油所N2采油技術(shù)多年來在遼河，延長油田、中原、新疆、冀東、勝利等油田以及蘇丹等國進行N2隔熱（助排），N2泡沫調(diào)剖/吞吐，熱水+N2泡沫段塞驅(qū)，N2（泡沫）排水誘噴，N2泡沫壓水錐等多個工藝的施工達3000余口井次，施工成功率100%，增油效果顯著，技術(shù)水平國際一流。
N2采油技術(shù)一般可提高原油采收率5%～10%。綜合各油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)，N2采油技術(shù)各工藝措施可大幅降低生產(chǎn)井含水率，提高單井產(chǎn)量（對比施工前數(shù)據(jù)），投入產(chǎn)出比一般在1:2.4～1:4.8，經(jīng)濟效益顯著。
隨著國內(nèi)油田開采中出現(xiàn)的驅(qū)替波及系數(shù)小、油藏動用程度差、邊底水錐進以及蒸汽吞吐效果快速遞減等問題愈發(fā)嚴(yán)重，N2（泡沫）調(diào)剖控水等相關(guān)N2采油技術(shù)展現(xiàn)出廣闊的前景，必將得到更加廣泛的應(yīng)用。
由采油技術(shù)研究所設(shè)計制造的移動式制氮注氮設(shè)備，具有移動靈活方便、氣源廣泛、價格低、無污染、多用途等特點。其原理是利用分子膜分離技術(shù)，從空氣中分離出純度達95%的N2，然后將分離出的N2直接通過增壓泵注入油井中，整個工藝過程不會對空氣造成任何污染。制氮注氮設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
施工過程N2車組的擺放見圖5，目前采油技術(shù)研究所擁有NPU 900/25DF和NPIU 1200/35DF型制氮注氮設(shè)備各一套，設(shè)備性能參數(shù)見圖6表3、圖7表4。
煙道氣采油——“一爐三注”技術(shù)
煙道氣(flue gas/stack gas)中含有80%～85%的N2和10%～15%的CO2氣，注入煙道氣兼具CO2和N2的特性和優(yōu)點。加拿大研究者的對比試驗研究表明：煙道氣適用于重質(zhì)油藏，EOR的效果介于CO2驅(qū)和N2驅(qū)之間。20世紀(jì)80年代，注鍋爐煙道氣采油技術(shù)有了較大的發(fā)展，形成了強化采油提高采收率的新趨勢。
油田在開采過程中，注入CO2和N2用來提高采收率的技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，現(xiàn)場也見到了明顯的效果。但所需CO2和N2的氣源、氣量、成本等問題一直制約該技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用。為了降低油田開發(fā)用蒸汽、CO2、N2的成本，提高經(jīng)濟效益，同時減少大氣中CO2的排放，保護環(huán)境，長城鉆探公司在前期鍋爐煙道氣回收采油研究的基礎(chǔ)上，提出“一爐三注”技術(shù)，即用一臺油田注汽鍋爐及其配套的煙道氣回收利用裝置實現(xiàn)現(xiàn)場注蒸汽、CO2和N2。
由此，長城鉆探自主研發(fā)了“一爐三注”技術(shù)，即采用特殊方法回收分離煙道氣中的N2，CO2氣，然后和蒸汽一同集中到綜合調(diào)配裝置，根據(jù)油井生產(chǎn)需要平衡注入蒸汽、N2和CO2氣。通過對“一爐三注”工藝技術(shù)和配套裝置的研究，長城鉆探工程院已形成了年產(chǎn)CO2氣3×104t，純度98%以上；N2氣3.6×104t，純度93%以上；SO2氣含量小于50mg/L，氮氧化物含量小于50mg/L的成產(chǎn)能力。工藝設(shè)備配套完善，技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先，見圖8。
把污染環(huán)境的含有大量CO2、硫化物及粉塵的排放煙氣作為油田稠油和超稠油開采的注入氣體，既能提高原油產(chǎn)量和油層采收率，又可減少廢氣的排放，有利于環(huán)境保護。因此，“一爐三注”技術(shù)及其裝置，是一項既有顯著的經(jīng)濟效益，又有良好的環(huán)境效益，是一項廣闊發(fā)展前景的高科技工業(yè)項目。
“一爐三注”裝置工藝流程主要分為以下三個主要系統(tǒng)：水洗脫硫系統(tǒng)、吸收再生系統(tǒng)和加壓注入系統(tǒng)，整套裝置由DCS系統(tǒng)控制。其工藝流程簡圖見圖9。
設(shè)備介紹——水洗脫硫系統(tǒng)：鍋爐煙道氣在引風(fēng)機的作用下引入3000Nm3/h從脫硫水洗塔下部進入塔中，脫硫水洗塔分上下兩段，煙道氣經(jīng)過填料層與從塔中部噴淋下來的脫硫溶液接觸，吸收液匯集在塔底引出，進入塔底的脫硫液槽中，用脫硫液泵送入脫硫水洗塔中循環(huán)使用。含SO2小于50ppm的煙道氣通過塔中間的氣體通道，進入上段水洗塔中，利用洗滌水把氣體帶入的堿液洗凈，保證塔頂出去的氣體中不含堿液。
設(shè)備介紹——吸收再生系統(tǒng)：不含灰塵和硫化物的煙道氣被引風(fēng)機引入吸收塔中，吸收塔也分上下兩段，煙氣在向上的流動過程中，混合氣中的CO2被向下流動的的復(fù)合堿液吸收，剩余煙道氣通過塔中間的氣體通道，進入吸收塔上段水洗部分。見圖12、13。
利用洗滌水把氣體帶入的堿液洗凈，保證塔頂出去的氣體中不含堿液。煙道氣在吸收塔中被吸收了CO2后，剩余氣體成分為含氧N2，根據(jù)現(xiàn)場實際注井需要，只需要4000Nm3/h用來注入油井，其余大部分無污染的N2和O2直接排到大氣中。
從吸收塔底過來的堿液由富液泵送出經(jīng)過貧富液換熱器升溫后送到再生塔的頂部，向下流過填料層，進入溶液再沸器，由經(jīng)鍋爐引來的經(jīng)過減壓后的0.5MPa蒸汽加熱，通過自然循環(huán)把再生塔底部的溶劑加熱到110℃，使其中的CO2解吸。CO2從溶液中解吸出來，從塔頂排出塔外。塔底貧液由貧液泵經(jīng)過貧富液換熱器降溫后送往吸收塔，中途經(jīng)過貧液冷卻器降溫至40℃，再返到吸收塔上部循環(huán)使用。
設(shè)備介紹——加壓注入系統(tǒng)：再生塔是常壓操作，塔頂溫度98℃，有大量水蒸汽隨同CO2氣體排出，再生塔頂部出來的CO2混合氣體，經(jīng)過再生氣冷卻器由98℃冷卻至40℃左右，進入再生氣氣液分離器分出冷凝水，分離器頂部排出的CO2約2200Nm3/h，送到后面凈化槽中除水，出來的CO2氣體在0.7MPa壓力下經(jīng)CO2冷干機溫度降至10℃，將CO2中挾帶的飽和水蒸氣降至1％以下，從而完成CO2脫水任務(wù)，然后進入CO2壓縮機增壓至16MPa進行注井采油。N2 4000Nm3/h經(jīng)過N2冷干機除水后進入N2壓縮機增壓至16MPa用于注井，見圖14、15。
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