天然气工业上游领域国际标准化发展设想

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天然气工业上游领域国际标准化发展设想

罗勤 ^1,2,3,4, 许文晓 ^1,2,3,4, 常宏岗 ^1,2,3,4

1. 中国石油西南油气田公司天然气研究院;
2. 全国天然气标准化技术委员会秘书处;
3. 国际标准化组织天然气上游领域分技术委员会秘书处;
4. 中国石油天然气集团公司天然气质量控制和能量计量重点实验室

收稿日期：2015-04-12

作者简介：罗勤(1968-)，女，高级工程师，获得中国石油大学(北京)博士学位，现任中国石油西南油气田公司天然气研究院副总工程师，全国天然气标准化技术委员会委员兼秘书处常务秘书，ISO/TC193对外投票人和ISO/TC193/SC3秘书处秘书助理，主要从事天然气分析测试技术研究和标准化工作。E-mail：luoq@petrochina.com.cn.

摘要：针对上游领域天然气含水、含硫化氢、两相或多相的复杂特性以及标准化特点，分析了天然气工业上游领域国内外标准化现状，并在现行国家和行业标准基础上，根据天然气上游领域管理增效和开展贸易需要解决的技术问题，提出了天然气工业上游领域国际标准化发展设想。

关键词：天然气上游领域国际标准化发展设想

Development plan of international standardization for upstream area in natural gas industry

Luo Qin^1,2,3,4 , Xu Wenxiao^1,2,3,4 , Chang Honggang^1,2,3,4

1. Research Institute of Natural Gas Technology, Chengdu 610213, China;
2. Secretariat of China Natural Gas Standardization Technology Committee, Chengdu 610213, China;
3. Secretariat of ISO/TC 193/SC 3, Chengdu 610213, China;
4. Key Laboratory of Natural Gas Quality and Energy Measurement, CNPC, Chengdu 610213, China

Abstract: According to the complex features of upstream natural gas which is two phase or multi-phase, containing water, hydrogen sulfide, this paper describes the current situation for upstream area in natural gas standardization at home and abroad. In the light of our specific situation, on the basis of the existing national and industrial standards and the technical problems needed to be resolved considering in the improvement of management profits and the development of natural gas trade, the development plan of natural gas upstream international standardization is proposed.

Key Words: natural gas upstream area international standardization development plan

1 天然气工业上游领域标准化特点和发展的必要性

按照国际标准化组织天然气技术委员会(ISO/TC 193)定义，天然气工业上游领域标准化特指从井口到长输管道之间天然气取样、分析测试、测量、分配和水合物管理的相关技术标准化工作^[1-2]。

上游领域的天然气一般具有含水、含硫化氢、两相或多相的复杂特性。因此，在钻井作业、完井作业和增产作业后，以及集输、处理和贸易交接过程中，如何保证现场取样的有效性和代表性、保证对重要组分快速和准确的测定、保证对处理过程的有效监控、保证上游领域测量的有效性和准确性、保证不同所有权的各方有效实施分配计量、保证上游领域处理装置简化和高效、避免水合物是需要解决的关键技术和研究的核心标准。

世界上多数油气田天然气资源中均含有一定数量的硫化氢、有机硫、水、凝析烃、二氧化碳和其他杂质。随着这些气藏资源的不断开发，对天然气上游领域取样、分析测试、测量、分配和水合物管理技术的标准化需求日益增长。

目前，跨国石油公司与本地石油公司联合勘探开发天然气资源的合作模式被广泛采用，特别是海上天然气资源的勘探开发。在我国，对常规和非常规天然气资源的勘探开发已越来越多地采用这种合作模式。由此，急需发展上游领域技术标准并国际化。

另外，现代化天然气处理工艺要求减少在上游领域分离设备等相关地面设施的投资和运行成本，凸显发展新型天然气分析测试和测量技术并标准化的重要性，同时亦要求研究和建立天然气处理厂气体及溶液取样和测定技术标准，以及处理过程监控标准。

2 天然气工业上游领域标准化国内外现状

2.1 国外现状

2008年，国际标准化组织天然气技术委员会天然气上游领域分技术委员会(ISO/TC 193/SC 3)发布了国际技术报告ISO/TR 26762《天然气上游领域-气体和冷凝物的分配》^[3]。在国外，由海上或岸上租让区开采的烃类气体和凝液通常由共用管道输送到共用的处理设施。天然气和凝液在共用的处理设施被加工处理，使其满足销售指标的要求。在处理设施处销售的所有气体和凝液所获得的收益应分配给各自的租让区，并最终分配给单个气藏或气井。该技术报告^[3]规定了一种生产测量和分配方法，按规定的硬件和程序，公平、合理地将气体和凝液分配回各个租让区、气藏和气井。

自2013年，ISO/TC 193/SC 3提出修订ISO/TR 26762，使其提升成为国际标准，由美国专家担任召集人。新的国际标准将包含以下内容^[4]：①分离前和井口前的分配；②按组分和/或按量进行分配；③海下分配方法；④陆地和海上分配(标准核心内容)；⑤分配系统的监控方法；⑥近红外光谱测定方法的应用；⑦湿天然气流量计硬件的选型和操作指南；⑧取样及气体分析硬件的选型和操作指南；⑨重新确认原有技术报告的范围、定义和一些表单内容。

目前，ISO/TC 193/SC 3正在开展的标准制修订项目主要有5项，涉及分配测量、湿气测量、湿气取样、在线测试、激光光谱法测定H₂S含量(见表 1)。

表 1 ISO/TC 193/SC 3正在开展的标准制修订项目^{[1, 4]} Table 1 Standards under development by ISO/TC 193/SC 3

美国在天然气上游领域涉及的技术方面在世界范围内具有领先性，曾经承担过ISO/TC 193秘书处，目前正作为召集人牵头制定分配测量国际标准，以及制定湿气测量和湿气取样2项国际技术报告。美国石油学会石油测量委员会(API/COPM)制定了API石油测量标准手册(MPMS)第20章《石油和天然气的分配测量》和API MPMS 20.6《生产分配方法和技术》等有关上游领域的相关标准文件。

在高含硫天然气取样方面，加拿大阿尔伯塔硫磺研究所和岩芯公司研究开发了针对高含硫天然气的取样技术，如元素硫的取样技术，但未建立相应的国际标准。

在湿气测量和湿气取样技术方面，荷兰壳牌公司、美国CESSI、泰国能源署等在气体和冷凝物分配测量、湿气测量、湿气取样技术开发方面进行了大量的研究工作，正借助TC 193平台，将其研究成果国际标准化。

在汞、烃含量和烃露点上，ISO/TC 193和ASTM形成了一些标准和技术报告(见表 2)，但没有形成颗粒物及粒径分布、放射性元素、砷等测定技术标准或技术报告。

表 2 ISO/TC 193和ASTM制定的汞含量、烃含量/烃露点测定标准 Table 2 Standards for determination of mercury, hydrocarbon content/hydrocarbon dew point published by ISO/TC 193 and ASTM

在硫磺产品、天然气处理厂气体及溶液分析方面，目前未查到相应的ISO、API、ASTM等标准。日本等国对硫磺产品的测试指标较我国多，并制定了相应的测试技术标准；加拿大硫磺研究所形成了同时测定液态硫磺中多硫化氢和硫化氢含量的技术，然而未形成国际标准。

2.2 国内现状

我国已建立涉及天然气上游领域取样、分析测试多项国家和行业标准(见表 3)。

表 3 我国建立的天然气上游领域国家标准和行业标准 Table 3 National standards and industry standards of upstream natural gas established in China

我国目前由全国天然气标准化技术委员会组织，正在制修订的天然气上游领域国家标准和行业标准共有11项(见表 4)，正在开展《用扣除干扰影响的冷原子吸收法测定井口天然气中汞含量》、《正压法音速喷嘴干、湿气气体流量测试方法研究》、《天然气湿气测量配套技术与标准装置要求研究》3项标准研究项目。

表 4 我国正在制修订的天然气上游领域国家标准和行业标准 Table 4 Standards under development for natural gas upstream in China

3 天然气上游领域国际、国内标准化组织

3.1 ISO/TC 193/SC 3

ISO/TC 193/SC 3成立于1999年，ISO/TC 193把天然气工业的标准化工作由下游领域向上游领域的发展作为面向21世纪的重点任务。

ISO/TC 193/SC 3主要负责天然气上游领域有关分配、湿气测量、湿气取样、在线气相色谱、硫化氢测定和水合物管理的标准化工作^[1]。同时，将天然气液化等的气质控制、取样、分析测试和测量的标准化纳入上游领域工作范围。

ISO/TC 193/SC 3秘书处先后设在挪威和美国，目前设在中国国家标准化管理委员会(SAC)，由中国石油天然气集团公司(CNPC)负责，有投票成员(P成员)13个，观察成员(O成员)12个。现任主席为中国石油西南油气田公司天然气研究院的黄黎明(任期至2016年)，副主席为美国ENABLE中游合作公司的Philip Lawrence。秘书为中国石油西南油气田公司天然气研究院的常宏岗，并设置秘书助理团队。目前，ISO/TC 193/SC 3开展工作的工作组有5个(见表 5)，分别从事湿气取样、湿气测量、气体和冷凝物分配、在线气相色谱、硫化氢测定国际标准的制修订。

表 5 ISO/TC 193/SC 3下属的工作组 Table 5 Working groups of ISO/TC193/SC 3

3.2 SAC/TC 244/WG 3

为解决上游天然气、非常规天然气取样、分析测试、测量技术标准缺失问题，对口ISO/TC 193/SC 3，全国天然气标准化技术委员会天然气上游领域标准技术工作组(SAC/TC 244/WG 3)成立于2010年11月，负责开展天然气从井口到长输管道之间的取样、分析测试和测量的相关标准化工作。工作任务是跟踪ISO/TC 193/SC 3“天然气上游领域”分委会各工作组的工作进展，收集和研究相关国内外技术标准资料，调查国内技术的使用和发展情况以及相关技术标准的制定情况，分析相关标准的配套性，围绕天然气上游领域标准化工作提出标准制修订建议，审查相关标准草案和宣贯相关标准。至今，该工作组已组织开展了14项标准前期研究项目和6项标准制定工作，坚持积极推进国际标准化，为提升我国上游领域技术进入国际前沿奠定了坚实的技术基础。

4 天然气上游领域国际标准化发展设想

随着中亚、中缅和中俄等进口天然气业务的高速发展，需要国际标准、技术法规和合格评定程序等解决国际天然气贸易中出现的问题。针对上游领域天然气含水、含有毒有害物质、两相或多相的复杂特性以及天然气上游领域标准化特点，通过分析天然气上游领域标准化国内外现状，结合我国发展需求，提出如下天然气上游领域国际标准化发展设想，重点是研制创新标准，突破上游领域国际标准化。

(1) 发挥我国承担ISO/TC 193/SC 3秘书处的有利时机，积极开展上游领域技术研发和推广应用，将我国国家标准推向国际；推进激光光谱法测定硫化氢、紫外荧光法测定总硫，推进天然气质量流量测定，推进颗粒物、汞、氡测定方法等7项国际标准和3项国际技术报告制修订(见表 6)；形成天然气上游领域技术和标准化实力，支撑ISO/TC 193/SC 3秘书处建设，提升话语权和影响力，为我国天然气工业上游领域勘探开发业务的高速发展和走出国门提供技术支持。

表 6 国际标准和国际技术报告制修订规划 Table 6 Development plan for international standards and international technical reports

标准宜订级别	标准名称	制修订	国家标准编号	列入计划	完成年度	标准内容
ISO	天然气硫化合物含量的测定用紫外荧光法测定总硫	制订	GB/T 11060.8-2012	2015	2018	规定了用紫外荧光光度法测定天然气中总硫含量，测量范围为1~100 mg/kg或1~150 mg/m³
ISO	天然气硫化合物含量的测定用激光吸收光谱法测定硫化氢	制订	GB/T 11060.12-2014	2015	2018	规定了用激光吸收光谱法测定天然气中硫化氢含量的试验方法，测定范围为1%~20%(摩尔分数)
ISO	天然气颗粒物含量的测定称量法	制订	GB/T 27893-2011	2016	2020	规定了用滤膜称量法测定天然气中颗粒物含量的方法，测定压力为0.1~6 MPa，测量范围为0.1~100 mg/m³。如果滤膜捕集器及整个取样捕集系统可承受更高的压力, 则测定压力也可相应地提高到与其相应的压力
ISO	天然气汞含量的测定第1部分：碘化学吸附取样法	修订	GB/T 16781.1-2008	2016	2020	规定了用碘浸渍硅胶化学吸附取样法测定天然气中汞含量的方法，取样压力最高达40 MPa，测量范围为0.1~5 000 μg/m³。本标准适用于所取样品体积中硫化氢质量小于20 mg；且在取样条件下液态烃凝析液总量小于10 g/m³的样品气。通过测量波长为253.7 nm处汞蒸气的吸光度或荧光度来确定其被收集的量
ISO	天然气流量的测定质量时间测量法	制订		2018	2022	规定了用质量-时间法天然气流量标准装置校准临界流文丘里喷嘴或其他用作传递标准的流量计的技术要求、数据处理和不确定度评定方法等
ISO	天然气氡浓度的测定闪烁瓶取样法	制订		2019	2023	规定了天然气中氡(222Rn)浓度的闪烁室测定方法，测定范围：不低于30 Bq/m³。本标准仅适用于单相气体混合物，不适用于两相气流
ISO	天然气砷含量的测定高锰酸钾溶液吸收取样法	制订		2019	2023	规定了用高锰酸钾取样法测定天然气中的砷含量，砷含量测定范围为0.05~500 mg/m³
ISO/TR	用差压流量计测量湿气流量第1部分孔板流量计	制订		2017	2020	规定了孔板流量计用于湿天然气流量测量时的计量性能要求、安装、配置、维护和修正模型的使用方法等，压力范围为1~3 MPa
ISO/TR	用差压流量计测量湿气流量第2部分文丘里管	制订		2018	2021	规定了文丘里管用于湿天然气流量测量时的计量性能要求、安装、配置、维护和修正模型的使用方法等，压力范围为1~3 MPa
ISO/TR	用差压流量计测量湿气流量第3部分内锥流量计	制订		2019	2022	规定了内锥流量计用于湿天然气流量测量时计量性能要求、安装、配置、维护和修正模型的使用方法等，压力范围为1~3 MPa

表 6 国际标准和国际技术报告制修订规划 Table 6 Development plan for international standards and international technical reports

(2) 深化对ISO/TC 193、ISO/TC 193/SC 3国际标准和国际技术报告的对标分析，提升采标项目的先进性、适应性和有效性，落实我国标准与国际标准及其他国家标准之间存在的差异及其差异可能对检测结果带来的影响；开展验证试验，采用先进、可靠的国际标准和国外标准转化为我国标准，满足天然气工业对标准化的需求。

(3) 推进国内专家参加国际标准化会议，组织技术与标准发展国际研讨会，开展热点问题技术交流，保持同ISO、ASTM、API、EN、GPA等国际国外标准化组织，以及页岩气、石油天然气等行业和氢能、煤化工等全国标委会的合作与技术交流，促进标准化工作有序、科学和可持续发展。

参考文献

[1]	ISO/TC193/SC3. Report of the ISO/TC 193/SC 3 Secretariat for the 8th Meeting[R]. Delft, the Netherlands, 27 June 2013.
[2]	罗勤, 姬忠礼, 许文晓, 等. 天然气产品质量和分析测试技术国际标准化进展[J]. 石油与天然气化工, 2013, 42(6): 549-554.
[3]	国际标准化组织(ISO). ISO/TR 26762天然气上游领域—气体和冷凝物的分配[S]. 日内瓦, 2008.
[4]	ISO/TC193/SC3. Resolutions from the 8th Meeting of ISO/TC 193/SC 3[R]. Delft, Netherlands, 27 June 2013.