羅勤1,楊芳1,蔡黎1,丁思家2,戴彤3,余焱冰4,鄧傳忠5
1.中國石油西南油氣田分公司天然氣研究院(四川 成都610213)2.中國石油西南油氣田分公司輸氣管理處(四川 成都610213)3.中海石油(中國)有限公司原油與天然氣銷售部(北京110010)4.中海石油(中國)有限公司開發(fā)生產部(北京110010)5.中海石油(中國)有限公司湛江分公司(廣東 湛江524000)
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國際標準化組織天然氣技術委員會2015年標準化進展研究
羅勤1,楊芳1,蔡黎1,丁思家2,戴彤3,余焱冰4,鄧傳忠5
1.中國石油西南油氣田分公司天然氣研究院(四川成都610213)
2.中國石油西南油氣田分公司輸氣管理處(四川成都610213)
3.中海石油(中國)有限公司原油與天然氣銷售部(北京110010)
4.中海石油(中國)有限公司開發(fā)生產部(北京110010)
5.中海石油(中國)有限公司湛江分公司(廣東湛江524000)
摘要介紹了ISO/TC 193直屬工作組、SC1“天然氣分析測試”和SC3“天然氣上游領域”分委會在2014-2015年間開展的天然氣產品和分析測試技術國際標準化項目的發(fā)展動態(tài),以及ISO/TC 193在2015年新發(fā)布的標準和2015年新開展的標準制修訂工作情況。結合中國天然氣分析檢測行業(yè)的技術和標準化發(fā)展情況,提出了下一步中國天然氣產品和分析測試技術標準化的工作建議。
關鍵詞天然氣;國際標準;標準化
AbstractThe work progress of TC 193 working group and SC1 "analysis and testing of natural gas" and SC3" upstream fields of natural gas "Sub-committee of ISO in the international standardization projects of natural gas products and analysis and testing technology in the period of 2014-2015, and the standards newly released and the standard formulation and revision works newly launched by TC 193 working group of ISO in 2015 are introduced . Some suggestions for the China's further development of the natural gas products and anal?ysis and testing technology standardization are put forward according to the China's development state of the natural gas analysis and testing technology and standardization.
Key wordsnatural gas; international standard; standardization
國際標準化組織天然氣技術委員會ISO/TC 193 在2015年開展了大量的標準制修訂工作。2015年6月,來自中國、英國、德國、美國、意大利、法國、巴西、荷蘭、挪威、俄羅斯、泰國、塞浦路斯、西班牙、匈牙利等多個國家的40余名代表參加了ISO/TC 193 的2015年年會。歐洲標準化委員會生物甲烷技術委員會(CEN/TC 408)作為ISO/TC 193聯絡組織與ISO/TC 193進行了工作對接。
2015年ISO/TC 193年會對各項天然氣標準化工作進展進行了回顧和總結,并明確了下一步工作計劃。ISO/TC 193和SC1秘書處在年會上提名Jan Flonk(荷蘭,Enexis國家能源管網及分配公司北部地區(qū)評估經理)為ISO/TC 193和ISO/TC 193/SC1主席,任期6年。參會的CEN/TC 408代表介紹了歐洲重點關注的天然氣產品標準制訂進展情況,特別是生物氣和生物甲烷,說明了現階段ISO標準在CEN同步投票,投票通過則ISO標準將作為CEN標準發(fā)布,并建議ISO/強對作為車用燃料的生物氣和生物甲烷、注入天然氣管網的生物甲烷相關標準化工作的關注。TC 193接受了CEN/TC 408和中國的提議,將生物氣、生物甲烷、頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)天然氣及氣體燃料的產品、分析測試和測量標準化工作納入TC 193工作范圍,同時要求各成員國進一步思考反饋意見。SC3分委會提出考慮開展海底(油氣或天然氣)分配測量標準化的需求,并提出在ISO/TC 28/SC2修訂ISO 2715《液態(tài)烴-用位移計系統(tǒng)測量體積》時,需要與API MPMS Chapter 5.3《用渦輪流量計測量液態(tài)烴》及ISO 4124《液態(tài)烴-動態(tài)測量-體積計量系統(tǒng)的統(tǒng)計控制》進行比對并保持一致[1-6]。
中國作為SC3秘書處主持召開了SC3分委會會議,形成的工作報告及會議紀要作為2015-2016年工作開展依據,并根據中國頁巖氣的發(fā)展和標準化情況,提出將頁巖氣納入TC 193標準化范圍。在SC3分委會上,中國匯報了所提出的新工作項目“天然氣-上游領域-使用激光法測量硫化氫含量”的技術內容、在中國開展試驗的數據和下一步工作計劃。中國還組織了承擔召集ISO/TC 193/SC1/WG22工作組的討論,總結了氧化微庫侖測定總硫含量國際標準制訂工作一年來的進展,重點介紹了中國提出的新工作項目“天然氣-含硫化合物測定-用紫外熒光光度法測定總硫含量”的技術內容、立項投票情況、各國專家意見與建議的處理情況、在中國開展的現場試驗數據情況、下一步工作和會議計劃。
2.1已發(fā)布的標準和正在開展的標準制修訂項目
目前,ISO/TC 193在2015年出版了ISO 20765-2: 2015《天然氣-熱力學性質計算-第2部分:延伸應用中的單相性質(氣體、液體和凝析流體)》等,發(fā)布了由SC3歸口的技術報告,包括ISO/TR 12748《天然氣-上游領域-管道內環(huán)形橫斷面上濕氣流量的測量》以及ISO/TR 14749《天然氣-上游領域-在線氣相色譜》。TC 193在2014-2015年新增了“天然氣-用嗅覺法評價臭味強度(制訂)”“天然氣-含硫化合物測定-用紫外熒光光度法測定總硫含量(制訂)”“天然氣-上游領域-氣體和冷凝物的分配(修訂)”“天然氣-上游領域-用激光吸收光譜法測定硫化氫含量(制訂)”等4項制訂項目,并啟動了將ISO 6976:3、ISO 6976:4、ISO 6976:6、ISO 6976:8修訂為技術報告的工作,由英國負責召集。2014年以前的標準制修訂情況已有文獻報道,不再贅述[7- 8]。
2.2 TC 193及其直屬工作組標準制修訂情況
1)WG2“質量指標”工作組。TC 193于2013年6月發(fā)布出版ISO 13686:2013《天然氣-質量指標》修訂版。該標準同時被接受為EN ISO 13686。召集人介紹了歐盟正在制訂的prEN 16723-1《用于交通的天然氣與生物甲烷混合燃料和進入天然氣管網的生物甲烷第1部分:進入天然氣管網的生物甲烷規(guī)格》、prEN 16723-2《用于交通的天然氣與生物甲烷混合燃料和進入天然氣管網的生物甲烷第2部分:發(fā)動機燃料規(guī)格》。未來ISO 15403的修訂將會重點跟蹤prEN 16723-2的情況而定。目前尚不清楚prEN 16723-2是否會根據公眾關于更嚴格要求的意見形成第二稿。
2)WG4“術語”工作組。TC 193于2014年發(fā)布出版ISO 14532:2014《天然氣-詞匯》修訂版,可通過ISO網站(https://www.iso.org/obp/ui/)直接下載。WG4作為一個常設工作組,應每年保持對新術語和定義的更新。
3)WG5“天然氣添味”工作組。該工作組最終確定將“用嗅覺法建立氣味強度和空氣中添味劑濃度之間的關聯關系”從國際標準轉為技術報告,目前將很快形成ISO/DTR 18222進行投票。意大利提出的NWIP“添味劑特征”正在準備中。由于各國所用添味劑種類和特性有區(qū)別,然而又具有很大的相似性(如荷蘭和法國),會議主要集中討論是否標準化各種不同加臭劑的臭味特征并將其寫入標準中。工作組決定Mr. Salati形成的標準草案應將不同國家的添味劑使用情況作為附錄。各國需用英語向WG5說明使用的添味劑類型和特點。
4)WG6“甲烷值計算”工作組。修改后的ISO/ PRF TR 22302“天然氣-甲烷值計算”技術報告草案已于2014年發(fā)布。TC 193認為該工作組工作已完成,沒有繼續(xù)開展工作的必要,經征求中國同意后,決定解散該工作組。TC 193也提出目前歐洲有關天然氣氣質標準中列出了一個描述甲烷值計算的附錄,未來將可能隨時恢復該工作組。
5)WG7“能量測定”工作組。召集人組織討論了在歐洲新的市場條件下,ISO 15112《天然氣-能量的測定》面臨的新挑戰(zhàn)。工作組成員認為ISO 15112是針對世界范圍內的能量測定程序的,是否包含一些新條件下的潛在要求?例如給出新的不確定度計算方法和要求,調整標準草案的文本結構,明確工業(yè)用戶和商業(yè)用戶在不同國家的不同定義等。召集人對比了最新的歐盟標準草案prEN 1776:2013《天然氣基礎設施-氣體計量系統(tǒng)-功能性要求》與ISO 15112《天然氣-能量的測定》,指出兩者在偏差的處理上有不同的規(guī)定,而EN 1776采用的方法可能導致出現一些問題。另外,ISO 15112中“可接受的程度”應進行定義。目前暫時保持標準文本不作太大變化。在下次會議上將討論兩種不同用戶的定義。
2.3 TC 193/SC1標準制修訂情況
ISO 10101-1,2,3:1993《卡爾費休法測定天然氣中水含量》、ISO 11541:1997《高壓下天然氣中水含量測定》、ISO 14111:1997《天然氣溯源性準則》和ISO 12213-1,2:2006《天然氣壓縮因子計算》均已完成復審,確認繼續(xù)有效。TC 193/SC1要求各下屬工作組研究相關標準對氫氣、氧氣以及生物氣和生物甲烷的適應性,在標準修訂時在適用范圍中增加生物氣和生物甲烷等非常規(guī)天然氣。
1)TC 193/SC1/WG13“熱力學性質”工作組。ISO 20765-3《天然氣-熱力學性質計算-第3部分:兩相性質(氣液平衡)》已由工作組基本完成,2015年底形成FDIS稿。第4部分《天然氣-熱力學性質計算-第4部分:黏度、焦耳-湯姆孫系數、等熵指數》即將完成CD稿。工作組正在討論《天然氣-第5部分:熱力學性質計算-熱力學性質簡化計算》形成的可能性。
2)TC 193/SC1/WG17“ISO 6974的修訂”工作組。該系列標準第1、第2部分將少量修訂后進行投票。工作組決定廢除現在的ISO 6974第3、第4部分,而將“精密度和偏差”作為新的第3部分。目前第3部分的NWIP(新工作項目提案)已經完成并將進入CD投票階段。WG17計劃將“分析系統(tǒng)一般要求”作為第4部分,并計劃在第4部分出版后取消現有的第5、第6部分。即將投票的第3部分“精密度和偏差”規(guī)定了氣相色譜法分析天然氣樣品的精密度。當ISO 6974中規(guī)定的分析測試方法應用在一個或多個實驗室時,則第3部分規(guī)定的精密度可以預期評估測試結果的變化。第3部分也可以用于評估分析的偏差。ISO 6974將形成新的體系。新體系中淡化對于具體儀器配置和分析程序的規(guī)定,而對儀器性能等做出要求。這樣的變化,更有利于標準使用者運用標準中的信息組織開展天然氣組成分析、分析數據處理以及不確定度評估等。
3)TC 193/SC1/WG18“ISO 6976的修訂”工作組。ISO 6976是天然氣物性參數計算最為重要的一個標準。目前,ISO 6976的修訂就是使各方接受各組分的純數據,以及物性參數計算和不確定度評估方法。該標準的修訂版已通過DIS投票,即將出版。作為ISO 6976支持性的ISO/TR 29922《天然氣-由ISO 6976計算物性參數的支持性信息》已完成編輯性修改,即將出版。
4)SC1/WG20“ISO 10715的修訂”工作組。工作組討論了修訂該標準需要注意的問題。例如,點樣和連續(xù)樣取樣應分別描述;頁巖氣、生物氣等應包含在范圍中;不宜包含濕氣取樣內容;應特別注意探頭位置,以及使用其他探頭的可能性;新型保溫材料的使用;吸附和解析的影響等。
5)SC1/WG22“硫/微庫侖法”工作組。工作組擬在2016年提出一個技術報告,重點總結實驗室間比對和不確定度分析結果,以支撐標準。該實驗室間比對將主要由中國的國家、行業(yè)和企業(yè)實驗室完成。
6)SC1/WG23“氧氣”工作組。工作組提出了ISO/DTR 19680《天然氣使用電化學分析確定氧含量》。該技術報告基于ASTM D7607-11《氣體燃料中氧分析的標準方法(電化學傳感器法)》和ISO 12039《固定源排放一氧化碳、二氧化碳和氧氣的測定自動測量系統(tǒng)的性能特征和校準》形成。同時考慮了引入儀器性能要求的必要性。中國和俄羅斯專家提出了文本應首先說明采標ASTM涉及的版權問題。是否將該技術報告轉變?yōu)闃藴驶蚣夹g規(guī)范仍然在工作組中討論。該技術報告草案中尚需要在如下細節(jié)完善:校準氣和滯后時間的定義;在一定壓力、溫度和流速的條件下樣品分析的代表性;沒有使用SI單位制。
7)SC1/WG24“硫/紫外熒光法”。該工作組基于中國的提案《天然氣-硫化合物測定-用紫外熒光法測定總硫含量》,由SC1根據投票結果在2015年年會上確定成立,由中國擔任召集人。工作組經過討論后,確定NP題目為《天然氣-用紫外熒光法測定總硫含量》,并明確草案中總硫濃度是以硫計,應給出相應的參比條件,同時應采用硫化氫、硫氧碳等氣體標準物質進行精密度測試,并給出精密度數據,而不是使用真實天然氣。工作組要求召集人按照投票和工作組會議的專家意見修改完善形成WD文件,在2016年3月前提交工作組成員征求意見。力爭在2016年3月左右召開一次電話或工作組會議討論后形成CD文件,提交2016年6月工作組會議審議后進入CD投票階段。另外,該工作組確定由中國的國家、行業(yè)和企業(yè)實驗室完成一次實驗室間比對,由召集人牽頭,提供方法的精密度數據。
2.4 TC 193/SC3標準制修訂情況
1)SC3/WG1“分配測量”工作組。召集人在工作總結中提出在烴組分的質量測定、LNG的分配計量、更新WG2的參考文獻等方面開展工作,并將ISO/TR 26762《天然氣-上游領域-氣體和冷凝物的分配》提升為國際標準。
2)SC3/WG2“濕氣測量”工作組。ISO/TR 12748《天然氣-操作條件下濕天然氣流量測量》已提交ISO/CS進行編輯出版。
3)SC3/WG4“在線氣相色譜”工作組。ISO/DTR 14749《天然氣-上游領域-在線氣相色譜的應用》順利通過進入出版階段。投票中技術性意見有24條,主要涉及:取樣探頭的安裝位置,取樣調節(jié)系統(tǒng)示意圖的描述,對控制器中色譜數據和分析結果的規(guī)定,載氣純度,在監(jiān)控和貿易中使用有證標準氣體的要求,再現性和重復性的數據來源和參考文獻等。
4)SC3/WG5“濕氣取樣”工作組。召集人在年度工作報告中提出幾個亟待解決的技術問題,包括烴測量過程中烴露點液相滴落的影響,濕氣的分類等問題,初步形成了標準文本的技術大綱。
5)SC3/WG6“硫化氫”工作組。2014年,中國提出新工作項目建議《天然氣-上游領域-使用激光法測量天然氣中硫化氫含量》。2015年6月該NWIP完成投票。投票結果成員國無反對票,然而推薦專家參與該項目的國家僅有法國和中國,未達到ISO準則要求。因此,SC3在聽取中國有關項目必要性、標準適用范圍和內容、技術和數據基礎、下一步工作計劃后,決定將此項目注冊為預備工作項目,并成立新工作組SC3/WG6,由中國擔任召集人。該工作組確定由中國的國家、行業(yè)和企業(yè)實驗室完成一次實驗室間比對,由召集人牽頭,提供方法的精密度數據。
3.1對ISO/TC 193工作的認識
1)TC 193接受歐盟標準化委員會和中國的建議,初步明確將原來的“天然氣及天然氣代用品”修改為“天然氣及天然氣代用品(氣體燃料,包括生物氣、生物甲烷、煤層氣、頁巖氣)”的術語、質量指標、測量方法、取樣、分析和檢測方法的標準化。這表明隨著天然氣工業(yè)的不斷發(fā)展,ISO面臨更多種類的氣體進入天然氣輸送和分配網絡所帶來的標準化問題,面臨著與其他ISO技術委員會的協調一致和業(yè)務交叉問題。有關TC 193工作范圍和領域問題還需要各成員國進一步思考。而中國在常規(guī)天然氣、非常規(guī)天然氣(頁巖氣、煤層氣、致密砂巖氣)、天然氣代用品(煤制氣、氫氣天然氣混合燃料)的標準化方面也面臨著交叉和協調一致的問題。因此,進一步明確委員會工作范圍,加強溝通、協調和合作是非常迫切的[7-8]。
2)中國在參與TC 193國際標準化活動中存在原創(chuàng)性不夠、基礎數據不足、理論基礎薄弱等問題。ISO/TC 193發(fā)布的標準中,ISO 6976《天然氣-由組成計算發(fā)熱量、密度、相對密度和沃泊指數》,ISO 6974《天然氣-在一定的不確定度下用氣相色譜法測定組成》以及ISO 20765《天然氣-熱力學性質計算》等理論性較強的天然氣工業(yè)核心標準,主要由歐美發(fā)達國家主控,中國的參與度和話語權較低。這些標準在制訂過程中的爭論焦點均集中在采用歐洲還是美國研發(fā)的基礎數據,體現的是國家在天然氣領域基礎理論研究的水平和實力,以及控制權。若中國能夠盡快建設達到國際0級水平(不確定度優(yōu)于0.1%)的氣體發(fā)熱量測量裝置,進入該專業(yè)領域的世界技術高端,形成一套中國自己的氣體純物質基礎數據,這樣就能夠真正躋身國際同行前列,能夠真正實現中國的話語權和競爭力。
3.2下一步國際標準化工作建議
1)中國天然氣取樣、分析和測量標準被廣泛應用于非常規(guī)天然氣(頁巖氣、煤層氣、致密砂巖氣)和天然氣代用品(煤制天然氣、氫氣與天然氣的混合燃料),以及一些以天然氣為原料的氣體燃氣,建議中國全國天然氣標準化技術委員會組織研究這些標準對氫、氧組分,以及生物氣、生物甲烷、煤制氣、煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣的適應性,并在標準修訂時在范圍中增加生物氣、生物甲烷、煤制氣、煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣等[9]。
2)隨著中國多氣源、不同品質的天然氣進入統(tǒng)一天然氣管網成為發(fā)展的必然,采用能量進行計量和結算比現有的單一體積計量方式更為科學、合理、公平,更有利于促進天然氣工業(yè)健康發(fā)展。建議中國全國天然氣標準化技術委員會組織對上述組織最新發(fā)布的與天然氣能量測定有關的法規(guī)、技術報告和標準草案進行研究,適時修訂中國天然氣能量測定國家標準或形成能量測定實施細則等。
3)隨著中國天然氣產量、貿易量和處理量的不斷增加,在天然氣工業(yè)的準確計量、化工設計和基礎設施建設中將大量涉及準確的天然氣熱力學參數計算。建議中國全國天然氣標準化技術委員會開展“ISO 20765-2《天然氣-熱力學性質計算-第2部分:延伸應用中的單相性質(氣體、液體和稠密流體)》”和“ISO/DIS 20765-3《天然氣-熱力學性質計算-第3部分:兩相性質(氣液平衡)》”標準研究項目,適時等同采用形成國家標準。同時委派設計院所和高校的教授和專家參與ISO/CD 20765-4《天然氣-熱力學性質計算-第4部分:黏度、焦耳-湯姆孫系數、等熵指數》和ISO/NWIP 20765-5《天然氣-熱力學性質計算-熱力學性質簡化計算》的編寫和討論,提高中國在國際標準制訂過程中的參與度,培養(yǎng)中國在此專業(yè)領域的技術權威。
4)ISO 6974系列標準是國際天然氣貿易質量控制和能量計量使用的核心標準,并面臨著較為巨大的改變。建議相關企業(yè)委派專家參與ISO 6974系列標準修訂,并組織開展ISO 6974與GB/T 13610的比對分析。另外,中國天然氣組成分析核心標準GB/T 13610通過多年的應用已形成海量的基礎數據,這些數據在新的ISO 6974-3制訂中,可以起到一定的支撐作用。故建議中國全國天然氣標準化技術委員會組織進行GB/T 13610使用情況的研究,形成分析報告。
5)新的ISO/DIS 6976《天然氣-由組成計算發(fā)熱量、密度、相對密度和沃泊指數》已通過投票,即將出版。故建議中國全國天然氣標準化技術委員會立即啟動修訂中國的相關國家標準,并針對其規(guī)定的各物理量不確定度評定方法和過程開展相應的研究,確保天然氣能量關鍵參數發(fā)熱量、計量關鍵參數密度和互換性關鍵參數沃泊指數的準確測定。
6)天然氣取樣系統(tǒng)是保證取樣代表性和分析可靠性的關鍵。中國自20世紀90年代修改采用ISO 10715形成了GB/T 13609《天然氣取樣導則》,目前已不能完全適應天然氣工業(yè)發(fā)展的要求。因此,建議中國全國天然氣標準化技術委員會組織跟蹤ISO 10715的修訂進程,相關企業(yè)委派專家參與其修訂工作,特別關注其對取樣口位置和取樣探頭的要求是否能夠適應中國的發(fā)展情況,并組織技術力量開展取樣口和探頭的位置等研究,積累試驗數據并提供給國際標準修訂工作組,從而影響標準的修訂,保證標準中相關內容符合中國天然氣站場實際狀況,根據國際標準的修訂和試驗研究結果適時啟動對國家標準的修訂。
7)分配測量是平衡貿易各方利益的重要技術準則。由于天然氣上游分配測量具有比輸配分配計量更大的復雜性,ISO/TC 193/SC3在2008年即發(fā)布了ISO/TR 26762《天然氣-上游領域-氣體和冷凝物的分配》,并于2014年初步確定將其提升為國際標準。因此,建議中國全國天然氣標準化技術委員會和相關企業(yè)積極跟蹤ISO標準制訂,啟動中國國家標準的制訂。SC3根據法國專家建議確定考慮增加海底分配測量作為TC 193/SC3的新工作任務,建議國內相關石油企業(yè)積極開展此領域技術與標準化的研究,取得ISO標準制訂過程中的話語權。
8)濕天然氣測量、取樣和組成分析是實現上游領域分配測量的基本保障,也是上游領域地面處理設施優(yōu)化建設、節(jié)約投資、實現在線測試和信息化管理的技術基礎。因此,建議中國全國天然氣標準化技術委員會積極研究形成的國際技術報告,提出未來發(fā)展標準發(fā)展規(guī)劃,相關企業(yè)組織研發(fā)形成檢測能力,適時形成國家標準,支撐上游領域檢測系統(tǒng)的發(fā)展[10]。
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■質量
收稿日期:本文編輯:黃永場2016-02-22
作者簡介:羅勤(1968-),女,教授級高級工程師,現任中國石油西南油氣田分公司天然氣研究院副總工程師,全國天然氣標準化技術委員會委員兼秘書處常務秘書,ISO/TC 193對外投票人和ISO/TC 193/SC3秘書處秘書助理,主要從事天然氣分析測試技術研究和標準化工作。