天然氣分析測試技術發展前沿動態分析*

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公司天然氣質量控制與能量計量重點實驗室

3全國天然氣標準化技術委員會秘書處

4中國石油天然氣集團公司質量與標準管理部

5青海油田采油五廠

國際標準化組織天然氣技術委員會（ISO/TC 193）的工作范圍為天然氣、天然氣代用品、非常規氣體、可再生氣體以及濕氣從生產到送交最終用戶的各個方面的術語、質量指標、測量方法、取樣、試驗和液化天然氣（LNG）分析的標準化，并與天然氣有關的其他技術委員會相聯系，對這些技術委員會所做與天然氣有關的工作進行認可。ISO/TC 193每年召開年會，世界各國技術專家向大會匯報所承擔的國際標準化工作進展，對正在開展和即將開展的天然氣分析測試研究工作進行技術探討，關注天然氣分析測試行業出現的新情況。從2021 年ISO/TC 193 年會相關技術報告中可以了解天然氣分析測試技術前沿動態，引導我國天然氣分析測試行業發展。

1 ISO/TC 193第33屆年會情況

ISO/TC 193 第33 屆 年會于2021 年6 月16 日至6 月18日通過網絡會議召開。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 人參加會議。中國石油天然氣集團有限公司、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參加了會議。

第33 屆年會由ISO/TC 193 主席VAN MISPELAAR Valentijn 主持，ISO/TC 193 下屬的天然氣分析（SC 1）和上游領域（SC 3）兩個分委員會和相關工作組同時召開了分委員會年會和工作組會議。SC 1 分委員會會議由代理委員會經理Ortwin Costenoble 主持。SC 3 分委員會會議由主席常宏崗（中國）主持，工作組會議由各召集人或其委托的代表主持。各工作組會議主要討論和協商了各自承擔的天然氣相關標準及技術報告的具體內容與起草細節（包括技術、術語、文字用語及文本格式等），以及對各個成員國專家投票意見和建議的采納情況。委員會和各分委會對2019 年年會以來的各項標準化工作進展進行了回顧和總結，明確了下一步工作計劃，討論和確定了需要協調的重大事宜。

2 工作進展情況

ISO/TC 193開展天然氣及相關氣體燃料的質量指標、測量方法、取樣、試驗和分析的標準化工作，其組織構架包括直屬工作組、ISO/TC 193/SC 1天然氣分析測試分委員會和ISO/TC 193/SC 3天然氣上游領域分技術委員會。

2.1 直屬工作組

ISO/TC 193 現有5 個直屬工作組，包括TC 193/WG 2 質量指標、TC 193/WG 5 添味、TC 193/WG 7能量測定、TC 193/WG 8、TC 193/WG 9性質工作組，分別從事天然氣質量指標修訂、天然氣中添味劑指標及檢測、天然氣能量計量、天然氣抗爆震性能和天然氣檢測性能評價國際標準化，其中WG 5工作組正在編制AWI 13734《天然氣-有機化合物加臭劑-要求及檢測方法》、委員會草案《評價臭味濃度的嗅覺方法》和ISO/DTR 16922《天然氣-燃氣加臭指南》。WG 9工作組將恢復ISO 23567《間接測量設備-型式評價》和ISO 23568《間接測量設備-性能評價》兩項工作。

2.2 ISO/TC 193/SC 1天然氣分析測試分委員會

ISO/TC 193/SC 1 天然氣分析測試分技術委員會[1]成立于1989 年，現有9 個工作組，包括SC 1/WG 13 熱力學性質、SC 1/WG 17 相關不確定度分析、SC 1/WG 18 物性參數計算（ISO 6976 修訂）、SC 1/WG 20 取樣、SC 1/WG 21 卡爾費休（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試和物性參數計算等國際標準化工作。

其中，WG 13工作組計劃與WG 18工作組一同起草一份關于氫氣-天然氣混合物性能計算標準適應性的聯合說明，將開展ISO 20765 第4 部分“用GROSS 狀態方程計算熱力學性質的簡化方法”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 工作組計劃撤消ISO 6975：1997 和ISO 6974-5 標準，并將撤銷的內容編入ISO 6974 的幾個部分。WG 22 工作組計劃修訂ISO 16960，預計將于2022 年提出新工作提案。WG 24 工作組計劃2021 年下半年提交新工作項目提案“紫外吸收法測定硫化氫含量”[2]。WG 25工作組將ISO 2613-1 標題修改為“天然氣分析-生物甲烷的硅含量—第1部分：用原子發射光譜法測定總硅含量”并注冊為國際標準草案（DIS），計劃2022 年完成技術規范草案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試技術[3]及相關標準[4-5]基礎上已經形成ISO/DTR 7262“煤層氣質量指標與ISO/TC 193 標準的適應性”，預計2021 年底完成發布，并將提交“煤制氣質量指標和ISO/TC 193現行標準的適用性”的新工作項目提案。

在新工作項目方面，SC 1 將修訂ISO 14111《天然氣分析-分析溯源性準則》和ISO 23874：2006《天然氣-烴露點計算的氣相色譜要求》。

2.3 ISO/TC 193/SC 3天然氣上游領域分技術委員會

SC 3 天然氣上游領域分技術委員會[6]成立于1999 年，主要負責天然氣從井口到處理廠出口的取樣、測量和分析測試技術的標準化工作，現有7個工作組，包括SC3/WG1 分配和測量、SC 3/WG 2濕氣測量、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）聯絡并得到其認可后，將繼續使用HM96的部分內容。WG 6工作組準備修訂ISO 20676，目前正在開展低濃度硫化氫（10-6～10×10-6）分析實驗，將開始新一輪的專家征集并參與該實驗室比對研究。WG 7 工作組承擔的ISO 23978 已于2020年9 月發布。新成立了WG 8 滑溜水測試工作組，將開展降阻性能測試方法規范制定工作。

2.4 正在開展的標準制修訂項目

ISO/TC 193目前正在制定和即將制定的標準及技術報告有：生物甲烷分析測試系列方法標準、天然氣加臭劑系列標準及技術報告、煤層氣質量指標與ISO/TC 193 標準的適應性和煤制氣質量指標與ISO/TC 193 標準的適應性技術報告。ISO/TC 193目前正在開展的項目有24項（表1），其中ISO/TC 193直屬開展4項，SC 1開展17項，SC 3開展3項。

表1 ISO/TC 193正在開展的標準制修訂項目Tab.1 Ongoing standardization revision project by ISO/TC 193

3 結束語

（1）本次年會中關注到歐洲已經在開展天然氣摻氫研究，最高摻氫達到20%（體積分數），國際標準化組織天然氣技術委員會決定成立氫氣專項工作組（TG 01）。我國目前也在加強氫能利用[7-8]，因此建議全國天然氣標準化技術委員會和石油天然氣相關企業跟蹤摻氫天然氣研究進展，規劃相關取樣、分析和試驗、熱物性計算與測量、質量指標技術及標準化工作，研究現有標準是否適應摻氫天然氣，在此基礎上開展新技術、新方法、新標準的研制，為我國摻氫天然氣利用奠定技術基礎，力挺國家“雙碳”目標。

（2）本次年會中發現歐洲已經在大力開展生物甲烷研究，開展的項目包括：歐洲燃氣研究集團生物甲烷項目——生物甲烷的微量成分及其對歐洲天然氣工業的潛在影響、硅氧烷對發動機和鍋爐的影響、氧氣和腐蝕性成分對地下儲氣庫和管道的影響、氫氣對壓縮天然氣儲罐的影響、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。在國際標準化工作進展方面，正在開展天然氣-生物甲烷分析-微量氣相色譜法測定萜烯含量，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定硅氧烷含量，天然氣分析-生物甲烷-可調諧二極管激光吸收光譜法測定氨含量，天然氣分析-生物甲烷的鹵代化合物測定—第1 部分：離子色譜法測定氯化氫（HCl）和氟化氫（HF）含量，以及天然氣-生物甲烷分析-胺含量測定工作。我國也在開發利用生物甲烷[9]，目前正在制定生物甲烷質量標準，其中涉及生物甲烷中各項指標的測定。建議全國天然氣標準化技術委員會和石油天然氣相關企業跟蹤研究生物甲烷取樣及分析測試方法，開展相關技術研究，推進我國生物甲烷開發利用。

（3）本次年會上TC 193/SC 1/WG 23 氧氣工作組解散，但是國際上關注天然氣中氧氣測定，例如即將發布的技術報告ISO/DTR 7262“煤層氣”中涉及氧氣測定。我國已經形成了氧氣測定技術，建議全國天然氣標準化技術委員會和相關石油天然氣企業考慮進行國際標準培育，為重新啟動氧氣工作組，由中國提出氧氣含量測定新工作項目提案并為擔任工作組召集人做準備。

（4）本次年會上由我國召集的工作組均取得較大進展，TC 193/SC 1/WG 24 工作組提出了“紫外吸收法測定硫化氫含量”新工作項目，并計劃在完成研究工作后啟動ISO 16960 修訂工作。TC 193/SC 3/WG 6 工作組計劃修訂ISO 20676：2018，擴展該國際標準的測量范圍。SC 3/WG 7 工作組計劃開展拉曼光譜LNG 組成分析研究，并適時提出新工作項目。建議全國天然氣標準化技術委員會和相關石油天然氣企業對這些較為成熟的國際標準化工作計劃給與配套的科技項目、國際標準培育項目、標準研究及國家標準制修訂項目支持，以便更快地使這些項目生根落地。

（5）本次年會上注意到ISO 20765 和ISO 6974將進行較大的修訂，其中ISO 20765計劃開展氫氣-天然氣混合物性能計算適應性研究，并開展ISO 20765 第4 部分“用GROSS 狀態方程計算熱力學性質的簡化方法”工作，在第4部分公布后，將撤銷ISO 12213 第1、2 和3 部分。ISO 6974 計劃將ISO 6975—1997 和ISO 6974-5 的內容編入ISO 6974的幾個部分。鑒于這兩項標準對天然氣分析測試影響較大，建議全國天然氣標準化技術委員會和相關石油天然氣企業對兩項標準進行跟蹤研究，并及時開展國內相關標準的適應性研究。