天然气分析测试技术发展前沿动态分析*

朱华东 罗勤，3 许文晓，3 邵男 张丕论

1中国石油西南油气田公司天然气研究院

2中国石油天然气集团公司天然气质量控制与能量计量重点实验室

3全国天然气标准化技术委员会秘书处

4中国石油天然气集团公司质量与标准管理部

5青海油田采油五厂

国际标准化组织天然气技术委员会（ISO/TC 193）的工作范围为天然气、天然气代用品、非常规气体、可再生气体以及湿气从生产到送交最终用户的各个方面的术语、质量指标、测量方法、取样、试验和液化天然气（LNG）分析的标准化，并与天然气有关的其他技术委员会相联系，对这些技术委员会所做与天然气有关的工作进行认可。ISO/TC 193每年召开年会，世界各国技术专家向大会汇报所承担的国际标准化工作进展，对正在开展和即将开展的天然气分析测试研究工作进行技术探讨，关注天然气分析测试行业出现的新情况。从2021 年ISO/TC 193 年会相关技术报告中可以了解天然气分析测试技术前沿动态，引导我国天然气分析测试行业发展。

1 ISO/TC 193第33届年会情况

ISO/TC 193 第33 届 年会于2021 年6 月16 日至6 月18日通过网络会议召开。来自中国、荷兰、英国、挪威、法国、俄罗斯、卡塔尔、瑞典、德国、乌克兰、美国、泰国、韩国、肯尼亚、印度等国家约60 人参加会议。中国石油天然气集团有限公司、中国石化化工股份有限公司和中国海洋石油总公司派专家组成中国代表团参加了会议。

第33 届年会由ISO/TC 193 主席VAN MISPELAAR Valentijn 主持，ISO/TC 193 下属的天然气分析（SC 1）和上游领域（SC 3）两个分委员会和相关工作组同时召开了分委员会年会和工作组会议。SC 1 分委员会会议由代理委员会经理Ortwin Costenoble 主持。SC 3 分委员会会议由主席常宏岗（中国）主持，工作组会议由各召集人或其委托的代表主持。各工作组会议主要讨论和协商了各自承担的天然气相关标准及技术报告的具体内容与起草细节（包括技术、术语、文字用语及文本格式等），以及对各个成员国专家投票意见和建议的采纳情况。委员会和各分委会对2019 年年会以来的各项标准化工作进展进行了回顾和总结，明确了下一步工作计划，讨论和确定了需要协调的重大事宜。

2 工作进展情况

ISO/TC 193开展天然气及相关气体燃料的质量指标、测量方法、取样、试验和分析的标准化工作，其组织构架包括直属工作组、ISO/TC 193/SC 1天然气分析测试分委员会和ISO/TC 193/SC 3天然气上游领域分技术委员会。

2.1 直属工作组

ISO/TC 193 现有5 个直属工作组，包括TC 193/WG 2 质量指标、TC 193/WG 5 添味、TC 193/WG 7能量测定、TC 193/WG 8、TC 193/WG 9性质工作组，分别从事天然气质量指标修订、天然气中添味剂指标及检测、天然气能量计量、天然气抗爆震性能和天然气检测性能评价国际标准化，其中WG 5工作组正在编制AWI 13734《天然气-有机化合物加臭剂-要求及检测方法》、委员会草案《评价臭味浓度的嗅觉方法》和ISO/DTR 16922《天然气-燃气加臭指南》。WG 9工作组将恢复ISO 23567《间接测量设备-型式评价》和ISO 23568《间接测量设备-性能评价》两项工作。

2.2 ISO/TC 193/SC 1天然气分析测试分委员会

ISO/TC 193/SC 1 天然气分析测试分技术委员会[1]成立于1989 年，现有9 个工作组，包括SC 1/WG 13 热力学性质、SC 1/WG 17 相关不确定度分析、SC 1/WG 18 物性参数计算（ISO 6976 修订）、SC 1/WG 20 取样、SC 1/WG 21 卡尔费休（ISO 10101 的修订）、SC 1/WG 22 硫/微库仑法、SC 1/WG 24 硫/紫外荧光法、SC 1/WG 25 生物甲烷以及SC 1/WG 26 煤层气和煤制气。这些工作组正在开展天然气、生物甲烷及非常规天然气的取样、组成分析，水、硫化物分析及可能存在的特殊组分的分析测试和物性参数计算等国际标准化工作。

其中，WG 13工作组计划与WG 18工作组一同起草一份关于氢气-天然气混合物性能计算标准适应性的联合说明，将开展ISO 20765 第4 部分“用GROSS 状态方程计算热力学性质的简化方法”工作，并在第4 部分公布后，将撤销ISO 12213 第1、2 和3 部分。WG 17 工作组计划撤消ISO 6975：1997 和ISO 6974-5 标准，并将撤销的内容编入ISO 6974 的几个部分。WG 22 工作组计划修订ISO 16960，预计将于2022 年提出新工作提案。WG 24 工作组计划2021 年下半年提交新工作项目提案“紫外吸收法测定硫化氢含量”[2]。WG 25工作组将ISO 2613-1 标题修改为“天然气分析-生物甲烷的硅含量—第1部分：用原子发射光谱法测定总硅含量”并注册为国际标准草案（DIS），计划2022 年完成技术规范草案DTS 2610 出版，并且提出了需要更新ISO/TC 193的词汇表的建议。WG 26工作组在我国煤层气分析测试技术[3]及相关标准[4-5]基础上已经形成ISO/DTR 7262“煤层气质量指标与ISO/TC 193 标准的适应性”，预计2021 年底完成发布，并将提交“煤制气质量指标和ISO/TC 193现行标准的适用性”的新工作项目提案。

在新工作项目方面，SC 1 将修订ISO 14111《天然气分析-分析溯源性准则》和ISO 23874：2006《天然气-烃露点计算的气相色谱要求》。

2.3 ISO/TC 193/SC 3天然气上游领域分技术委员会

SC 3 天然气上游领域分技术委员会[6]成立于1999 年，主要负责天然气从井口到处理厂出口的取样、测量和分析测试技术的标准化工作，现有7个工作组，包括SC3/WG1 分配和测量、SC 3/WG 2湿气测量、SC 3/WG 4 在线气相色谱（OGC）、SC 3/WG 5湿气取样、SC 3/WG 6硫化氢、SC 3/WG 7组成/拉曼光谱、SC 3/WG 8 滑溜水测试。WG 1 工作组已编制完成新版ISO 26762 草案，在与EI（英国能源研究所）联络并得到其认可后，将继续使用HM96的部分内容。WG 6工作组准备修订ISO 20676，目前正在开展低浓度硫化氢（10-6～10×10-6）分析实验，将开始新一轮的专家征集并参与该实验室比对研究。WG 7 工作组承担的ISO 23978 已于2020年9 月发布。新成立了WG 8 滑溜水测试工作组，将开展降阻性能测试方法规范制定工作。

2.4 正在开展的标准制修订项目

ISO/TC 193目前正在制定和即将制定的标准及技术报告有：生物甲烷分析测试系列方法标准、天然气加臭剂系列标准及技术报告、煤层气质量指标与ISO/TC 193 标准的适应性和煤制气质量指标与ISO/TC 193 标准的适应性技术报告。ISO/TC 193目前正在开展的项目有24项（表1），其中ISO/TC 193直属开展4项，SC 1开展17项，SC 3开展3项。

表1 ISO/TC 193正在开展的标准制修订项目Tab.1 Ongoing standardization revision project by ISO/TC 193

3 结束语

（1）本次年会中关注到欧洲已经在开展天然气掺氢研究，最高掺氢达到20%（体积分数），国际标准化组织天然气技术委员会决定成立氢气专项工作组（TG 01）。我国目前也在加强氢能利用[7-8]，因此建议全国天然气标准化技术委员会和石油天然气相关企业跟踪掺氢天然气研究进展，规划相关取样、分析和试验、热物性计算与测量、质量指标技术及标准化工作，研究现有标准是否适应掺氢天然气，在此基础上开展新技术、新方法、新标准的研制，为我国掺氢天然气利用奠定技术基础，力挺国家“双碳”目标。

（2）本次年会中发现欧洲已经在大力开展生物甲烷研究，开展的项目包括：欧洲燃气研究集团生物甲烷项目——生物甲烷的微量成分及其对欧洲天然气工业的潜在影响、硅氧烷对发动机和锅炉的影响、氧气和腐蚀性成分对地下储气库和管道的影响、氢气对压缩天然气储罐的影响、沼气和生物甲烷组成成分、生物液化天然气成分以及硅氧烷提纯工艺等。在国际标准化工作进展方面，正在开展天然气-生物甲烷分析-微量气相色谱法测定萜烯含量，天然气分析-生物甲烷的硅含量—第1 部分：原子吸收光谱法（AAS）测定总硅含量，天然气分析-生物甲烷的硅含量—第2 部分：采用气相色谱法离子迁移谱测定硅氧烷含量，天然气分析-生物甲烷-可调谐二极管激光吸收光谱法测定氨含量，天然气分析-生物甲烷的卤代化合物测定—第1 部分：离子色谱法测定氯化氢（HCl）和氟化氢（HF）含量，以及天然气-生物甲烷分析-胺含量测定工作。我国也在开发利用生物甲烷[9]，目前正在制定生物甲烷质量标准，其中涉及生物甲烷中各项指标的测定。建议全国天然气标准化技术委员会和石油天然气相关企业跟踪研究生物甲烷取样及分析测试方法，开展相关技术研究，推进我国生物甲烷开发利用。

（3）本次年会上TC 193/SC 1/WG 23 氧气工作组解散，但是国际上关注天然气中氧气测定，例如即将发布的技术报告ISO/DTR 7262“煤层气”中涉及氧气测定。我国已经形成了氧气测定技术，建议全国天然气标准化技术委员会和相关石油天然气企业考虑进行国际标准培育，为重新启动氧气工作组，由中国提出氧气含量测定新工作项目提案并为担任工作组召集人做准备。

（4）本次年会上由我国召集的工作组均取得较大进展，TC 193/SC 1/WG 24 工作组提出了“紫外吸收法测定硫化氢含量”新工作项目，并计划在完成研究工作后启动ISO 16960 修订工作。TC 193/SC 3/WG 6 工作组计划修订ISO 20676：2018，扩展该国际标准的测量范围。SC 3/WG 7 工作组计划开展拉曼光谱LNG 组成分析研究，并适时提出新工作项目。建议全国天然气标准化技术委员会和相关石油天然气企业对这些较为成熟的国际标准化工作计划给与配套的科技项目、国际标准培育项目、标准研究及国家标准制修订项目支持，以便更快地使这些项目生根落地。

（5）本次年会上注意到ISO 20765 和ISO 6974将进行较大的修订，其中ISO 20765计划开展氢气-天然气混合物性能计算适应性研究，并开展ISO 20765 第4 部分“用GROSS 状态方程计算热力学性质的简化方法”工作，在第4部分公布后，将撤销ISO 12213 第1、2 和3 部分。ISO 6974 计划将ISO 6975—1997 和ISO 6974-5 的内容编入ISO 6974的几个部分。鉴于这两项标准对天然气分析测试影响较大，建议全国天然气标准化技术委员会和相关石油天然气企业对两项标准进行跟踪研究，并及时开展国内相关标准的适应性研究。