天然氣分析測(cè)試技術(shù)發(fā)展前沿動(dòng)態(tài)分析*

朱華東 羅勤，3 許文曉，3 邵男 張丕論

1中國石油西南油氣田公司天然氣研究院

2中國石油天然氣集團(tuán)公司天然氣質(zhì)量控制與能量計(jì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

3全國天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書處

4中國石油天然氣集團(tuán)公司質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)管理部

5青海油田采油五廠

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織天然氣技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC 193）的工作范圍為天然氣、天然氣代用品、非常規(guī)氣體、可再生氣體以及濕氣從生產(chǎn)到送交最終用戶的各個(gè)方面的術(shù)語、質(zhì)量指標(biāo)、測(cè)量方法、取樣、試驗(yàn)和液化天然氣（LNG）分析的標(biāo)準(zhǔn)化，并與天然氣有關(guān)的其他技術(shù)委員會(huì)相聯(lián)系，對(duì)這些技術(shù)委員會(huì)所做與天然氣有關(guān)的工作進(jìn)行認(rèn)可。ISO/TC 193每年召開年會(huì)，世界各國技術(shù)專家向大會(huì)匯報(bào)所承擔(dān)的國際標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)展，對(duì)正在開展和即將開展的天然氣分析測(cè)試研究工作進(jìn)行技術(shù)探討，關(guān)注天然氣分析測(cè)試行業(yè)出現(xiàn)的新情況。從2021 年ISO/TC 193 年會(huì)相關(guān)技術(shù)報(bào)告中可以了解天然氣分析測(cè)試技術(shù)前沿動(dòng)態(tài)，引導(dǎo)我國天然氣分析測(cè)試行業(yè)發(fā)展。

1 ISO/TC 193第33屆年會(huì)情況

ISO/TC 193 第33 屆 年會(huì)于2021 年6 月16 日至6 月18日通過網(wǎng)絡(luò)會(huì)議召開。來自中國、荷蘭、英國、挪威、法國、俄羅斯、卡塔爾、瑞典、德國、烏克蘭、美國、泰國、韓國、肯尼亞、印度等國家約60 人參加會(huì)議。中國石油天然氣集團(tuán)有限公司、中國石化化工股份有限公司和中國海洋石油總公司派專家組成中國代表團(tuán)參加了會(huì)議。

第33 屆年會(huì)由ISO/TC 193 主席VAN MISPELAAR Valentijn 主持，ISO/TC 193 下屬的天然氣分析（SC 1）和上游領(lǐng)域（SC 3）兩個(gè)分委員會(huì)和相關(guān)工作組同時(shí)召開了分委員會(huì)年會(huì)和工作組會(huì)議。SC 1 分委員會(huì)會(huì)議由代理委員會(huì)經(jīng)理Ortwin Costenoble 主持。SC 3 分委員會(huì)會(huì)議由主席常宏崗（中國）主持，工作組會(huì)議由各召集人或其委托的代表主持。各工作組會(huì)議主要討論和協(xié)商了各自承擔(dān)的天然氣相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)報(bào)告的具體內(nèi)容與起草細(xì)節(jié)（包括技術(shù)、術(shù)語、文字用語及文本格式等），以及對(duì)各個(gè)成員國專家投票意見和建議的采納情況。委員會(huì)和各分委會(huì)對(duì)2019 年年會(huì)以來的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)展進(jìn)行了回顧和總結(jié)，明確了下一步工作計(jì)劃，討論和確定了需要協(xié)調(diào)的重大事宜。

2 工作進(jìn)展情況

ISO/TC 193開展天然氣及相關(guān)氣體燃料的質(zhì)量指標(biāo)、測(cè)量方法、取樣、試驗(yàn)和分析的標(biāo)準(zhǔn)化工作，其組織構(gòu)架包括直屬工作組、ISO/TC 193/SC 1天然氣分析測(cè)試分委員會(huì)和ISO/TC 193/SC 3天然氣上游領(lǐng)域分技術(shù)委員會(huì)。

2.1 直屬工作組

ISO/TC 193 現(xiàn)有5 個(gè)直屬工作組，包括TC 193/WG 2 質(zhì)量指標(biāo)、TC 193/WG 5 添味、TC 193/WG 7能量測(cè)定、TC 193/WG 8、TC 193/WG 9性質(zhì)工作組，分別從事天然氣質(zhì)量指標(biāo)修訂、天然氣中添味劑指標(biāo)及檢測(cè)、天然氣能量計(jì)量、天然氣抗爆震性能和天然氣檢測(cè)性能評(píng)價(jià)國際標(biāo)準(zhǔn)化，其中WG 5工作組正在編制AWI 13734《天然氣-有機(jī)化合物加臭劑-要求及檢測(cè)方法》、委員會(huì)草案《評(píng)價(jià)臭味濃度的嗅覺方法》和ISO/DTR 16922《天然氣-燃?xì)饧映糁改稀贰G 9工作組將恢復(fù)ISO 23567《間接測(cè)量設(shè)備-型式評(píng)價(jià)》和ISO 23568《間接測(cè)量設(shè)備-性能評(píng)價(jià)》兩項(xiàng)工作。

2.2 ISO/TC 193/SC 1天然氣分析測(cè)試分委員會(huì)

ISO/TC 193/SC 1 天然氣分析測(cè)試分技術(shù)委員會(huì)[1]成立于1989 年，現(xiàn)有9 個(gè)工作組，包括SC 1/WG 13 熱力學(xué)性質(zhì)、SC 1/WG 17 相關(guān)不確定度分析、SC 1/WG 18 物性參數(shù)計(jì)算（ISO 6976 修訂）、SC 1/WG 20 取樣、SC 1/WG 21 卡爾費(fèi)休（ISO 10101 的修訂）、SC 1/WG 22 硫/微庫侖法、SC 1/WG 24 硫/紫外熒光法、SC 1/WG 25 生物甲烷以及SC 1/WG 26 煤層氣和煤制氣。這些工作組正在開展天然氣、生物甲烷及非常規(guī)天然氣的取樣、組成分析，水、硫化物分析及可能存在的特殊組分的分析測(cè)試和物性參數(shù)計(jì)算等國際標(biāo)準(zhǔn)化工作。

其中，WG 13工作組計(jì)劃與WG 18工作組一同起草一份關(guān)于氫氣-天然氣混合物性能計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性的聯(lián)合說明，將開展ISO 20765 第4 部分“用GROSS 狀態(tài)方程計(jì)算熱力學(xué)性質(zhì)的簡化方法”工作，并在第4 部分公布后，將撤銷ISO 12213 第1、2 和3 部分。WG 17 工作組計(jì)劃撤消ISO 6975：1997 和ISO 6974-5 標(biāo)準(zhǔn)，并將撤銷的內(nèi)容編入ISO 6974 的幾個(gè)部分。WG 22 工作組計(jì)劃修訂ISO 16960，預(yù)計(jì)將于2022 年提出新工作提案。WG 24 工作組計(jì)劃2021 年下半年提交新工作項(xiàng)目提案“紫外吸收法測(cè)定硫化氫含量”[2]。WG 25工作組將ISO 2613-1 標(biāo)題修改為“天然氣分析-生物甲烷的硅含量—第1部分：用原子發(fā)射光譜法測(cè)定總硅含量”并注冊(cè)為國際標(biāo)準(zhǔn)草案（DIS），計(jì)劃2022 年完成技術(shù)規(guī)范草案DTS 2610 出版，并且提出了需要更新ISO/TC 193的詞匯表的建議。WG 26工作組在我國煤層氣分析測(cè)試技術(shù)[3]及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[4-5]基礎(chǔ)上已經(jīng)形成ISO/DTR 7262“煤層氣質(zhì)量指標(biāo)與ISO/TC 193 標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性”，預(yù)計(jì)2021 年底完成發(fā)布，并將提交“煤制氣質(zhì)量指標(biāo)和ISO/TC 193現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的適用性”的新工作項(xiàng)目提案。

在新工作項(xiàng)目方面，SC 1 將修訂ISO 14111《天然氣分析-分析溯源性準(zhǔn)則》和ISO 23874：2006《天然氣-烴露點(diǎn)計(jì)算的氣相色譜要求》。

2.3 ISO/TC 193/SC 3天然氣上游領(lǐng)域分技術(shù)委員會(huì)

SC 3 天然氣上游領(lǐng)域分技術(shù)委員會(huì)[6]成立于1999 年，主要負(fù)責(zé)天然氣從井口到處理廠出口的取樣、測(cè)量和分析測(cè)試技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，現(xiàn)有7個(gè)工作組，包括SC3/WG1 分配和測(cè)量、SC 3/WG 2濕氣測(cè)量、SC 3/WG 4 在線氣相色譜（OGC）、SC 3/WG 5濕氣取樣、SC 3/WG 6硫化氫、SC 3/WG 7組成/拉曼光譜、SC 3/WG 8 滑溜水測(cè)試。WG 1 工作組已編制完成新版ISO 26762 草案，在與EI（英國能源研究所）聯(lián)絡(luò)并得到其認(rèn)可后，將繼續(xù)使用HM96的部分內(nèi)容。WG 6工作組準(zhǔn)備修訂ISO 20676，目前正在開展低濃度硫化氫（10-6～10×10-6）分析實(shí)驗(yàn)，將開始新一輪的專家征集并參與該實(shí)驗(yàn)室比對(duì)研究。WG 7 工作組承擔(dān)的ISO 23978 已于2020年9 月發(fā)布。新成立了WG 8 滑溜水測(cè)試工作組，將開展降阻性能測(cè)試方法規(guī)范制定工作。

2.4 正在開展的標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目

ISO/TC 193目前正在制定和即將制定的標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)報(bào)告有：生物甲烷分析測(cè)試系列方法標(biāo)準(zhǔn)、天然氣加臭劑系列標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)報(bào)告、煤層氣質(zhì)量指標(biāo)與ISO/TC 193 標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性和煤制氣質(zhì)量指標(biāo)與ISO/TC 193 標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性技術(shù)報(bào)告。ISO/TC 193目前正在開展的項(xiàng)目有24項(xiàng)（表1），其中ISO/TC 193直屬開展4項(xiàng)，SC 1開展17項(xiàng)，SC 3開展3項(xiàng)。

表1 ISO/TC 193正在開展的標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目Tab.1 Ongoing standardization revision project by ISO/TC 193

3 結(jié)束語

（1）本次年會(huì)中關(guān)注到歐洲已經(jīng)在開展天然氣摻氫研究，最高摻氫達(dá)到20%（體積分?jǐn)?shù)），國際標(biāo)準(zhǔn)化組織天然氣技術(shù)委員會(huì)決定成立氫氣專項(xiàng)工作組（TG 01）。我國目前也在加強(qiáng)氫能利用[7-8]，因此建議全國天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)和石油天然氣相關(guān)企業(yè)跟蹤摻氫天然氣研究進(jìn)展，規(guī)劃相關(guān)取樣、分析和試驗(yàn)、熱物性計(jì)算與測(cè)量、質(zhì)量指標(biāo)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化工作，研究現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)是否適應(yīng)摻氫天然氣，在此基礎(chǔ)上開展新技術(shù)、新方法、新標(biāo)準(zhǔn)的研制，為我國摻氫天然氣利用奠定技術(shù)基礎(chǔ)，力挺國家“雙碳”目標(biāo)。

（2）本次年會(huì)中發(fā)現(xiàn)歐洲已經(jīng)在大力開展生物甲烷研究，開展的項(xiàng)目包括：歐洲燃?xì)庋芯考瘓F(tuán)生物甲烷項(xiàng)目——生物甲烷的微量成分及其對(duì)歐洲天然氣工業(yè)的潛在影響、硅氧烷對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和鍋爐的影響、氧氣和腐蝕性成分對(duì)地下儲(chǔ)氣庫和管道的影響、氫氣對(duì)壓縮天然氣儲(chǔ)罐的影響、沼氣和生物甲烷組成成分、生物液化天然氣成分以及硅氧烷提純工藝等。在國際標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)展方面，正在開展天然氣-生物甲烷分析-微量氣相色譜法測(cè)定萜烯含量，天然氣分析-生物甲烷的硅含量—第1 部分：原子吸收光譜法（AAS）測(cè)定總硅含量，天然氣分析-生物甲烷的硅含量—第2 部分：采用氣相色譜法離子遷移譜測(cè)定硅氧烷含量，天然氣分析-生物甲烷-可調(diào)諧二極管激光吸收光譜法測(cè)定氨含量，天然氣分析-生物甲烷的鹵代化合物測(cè)定—第1 部分：離子色譜法測(cè)定氯化氫（HCl）和氟化氫（HF）含量，以及天然氣-生物甲烷分析-胺含量測(cè)定工作。我國也在開發(fā)利用生物甲烷[9]，目前正在制定生物甲烷質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其中涉及生物甲烷中各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。建議全國天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)和石油天然氣相關(guān)企業(yè)跟蹤研究生物甲烷取樣及分析測(cè)試方法，開展相關(guān)技術(shù)研究，推進(jìn)我國生物甲烷開發(fā)利用。

（3）本次年會(huì)上TC 193/SC 1/WG 23 氧氣工作組解散，但是國際上關(guān)注天然氣中氧氣測(cè)定，例如即將發(fā)布的技術(shù)報(bào)告ISO/DTR 7262“煤層氣”中涉及氧氣測(cè)定。我國已經(jīng)形成了氧氣測(cè)定技術(shù)，建議全國天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)和相關(guān)石油天然氣企業(yè)考慮進(jìn)行國際標(biāo)準(zhǔn)培育，為重新啟動(dòng)氧氣工作組，由中國提出氧氣含量測(cè)定新工作項(xiàng)目提案并為擔(dān)任工作組召集人做準(zhǔn)備。

（4）本次年會(huì)上由我國召集的工作組均取得較大進(jìn)展，TC 193/SC 1/WG 24 工作組提出了“紫外吸收法測(cè)定硫化氫含量”新工作項(xiàng)目，并計(jì)劃在完成研究工作后啟動(dòng)ISO 16960 修訂工作。TC 193/SC 3/WG 6 工作組計(jì)劃修訂ISO 20676：2018，擴(kuò)展該國際標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量范圍。SC 3/WG 7 工作組計(jì)劃開展拉曼光譜LNG 組成分析研究，并適時(shí)提出新工作項(xiàng)目。建議全國天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)和相關(guān)石油天然氣企業(yè)對(duì)這些較為成熟的國際標(biāo)準(zhǔn)化工作計(jì)劃給與配套的科技項(xiàng)目、國際標(biāo)準(zhǔn)培育項(xiàng)目、標(biāo)準(zhǔn)研究及國家標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目支持，以便更快地使這些項(xiàng)目生根落地。

（5）本次年會(huì)上注意到ISO 20765 和ISO 6974將進(jìn)行較大的修訂，其中ISO 20765計(jì)劃開展氫氣-天然氣混合物性能計(jì)算適應(yīng)性研究，并開展ISO 20765 第4 部分“用GROSS 狀態(tài)方程計(jì)算熱力學(xué)性質(zhì)的簡化方法”工作，在第4部分公布后，將撤銷ISO 12213 第1、2 和3 部分。ISO 6974 計(jì)劃將ISO 6975—1997 和ISO 6974-5 的內(nèi)容編入ISO 6974的幾個(gè)部分。鑒于這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)天然氣分析測(cè)試影響較大，建議全國天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)和相關(guān)石油天然氣企業(yè)對(duì)兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行跟蹤研究，并及時(shí)開展國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性研究。