蔣雪梅 李曉紅 孫曉艷 蔡黎

1.四川長寧天然氣開發(fā)有限責(zé)任公司 2.中國石油西南油氣田公司天然氣研究院 3.中國石油天然氣集團(tuán)公司天然氣質(zhì)量控制和能量計(jì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.中國石油西南油氣田公司天然氣分析測試重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

煤層氣屬于非常規(guī)天然氣，是指天然存在于煤層及圍巖中富含甲烷的氣體。典型煤層氣與天然氣類似，含有體積分?jǐn)?shù)80%～99%的甲烷及少部分乙烷、丙烷、氮?dú)夂投趸迹澜绺鞯孛簩託獾慕M分差異大，其質(zhì)量監(jiān)控通常借鑒天然氣的分析方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行[1-2]。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織天然氣技術(shù)委員會(huì)(ISO/TC 193) 主要從事天然氣及天然氣代用品(氣體燃料)從生產(chǎn)到送交國內(nèi)外最終用戶的各個(gè)側(cè)面的術(shù)語、質(zhì)量規(guī)范、測量方法、取樣、試驗(yàn)和分析的標(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)系并對(duì)這些技術(shù)委員會(huì)所做與天然氣有關(guān)的工作認(rèn)可。通過數(shù)十年的工作，該技術(shù)委員會(huì)發(fā)布了一系列天然氣產(chǎn)品質(zhì)量和分析測試方法標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范天然氣質(zhì)量控制方法和手段。并且隨著非常規(guī)天然氣和天然氣代用品等在世界范圍內(nèi)的推廣，該技術(shù)委員會(huì)擴(kuò)大了工作范圍，將頁巖氣、生物氣、煤層氣、天然氣代用品等納入工作范圍。為應(yīng)對(duì)煤層氣的應(yīng)用，該技術(shù)委員會(huì)成立了ISO/TC 193/SC 1/WG 26工作組研究煤層氣和煤制代用天然氣的標(biāo)準(zhǔn)化工作。本研究著重討論現(xiàn)行的ISO天然氣分析標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煤層氣分析的適用性，以期為ISO/TC 193/SC 1/WG 26工作組的標(biāo)準(zhǔn)化工作提供支撐。

1 ISO標(biāo)準(zhǔn)系列

根據(jù)ISO 13686：2013《天然氣 質(zhì)量指標(biāo)》的規(guī)定，天然氣的產(chǎn)品指標(biāo)分為大量組分、少量組分、微量組分、性質(zhì)及其他組分等。對(duì)于大多數(shù)不同指標(biāo)，ISO發(fā)布了30余項(xiàng)天然氣質(zhì)量和分析相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合ISO發(fā)布的天然氣質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本研究的對(duì)象主要在表1中列出。這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)天然氣的烴類、非烴組分、微痕量硫化物、液烴、水、發(fā)熱量、沃伯指數(shù)與密度等指標(biāo)的分析測試方法進(jìn)行了規(guī)范。

續(xù)表1序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱20ISO 15971:2008天然氣 性質(zhì)測量 發(fā)熱量和沃泊指數(shù)21ISO 16960:2014天然氣 硫化合物的測定 氧化微庫侖法測定總硫含量22ISO 18453:2004天然氣 水含量和水露點(diǎn)的關(guān)系23ISO 18875:2015煤層氣勘探開發(fā) 術(shù)語和定義24ISO 19739:2004天然氣 氣相色譜法測定硫化合物含量25ISO 20676:2018天然氣 上游領(lǐng)域 激光吸收光譜法測定硫化氫含量26ISO 20729:2017天然氣 硫化合物的測定 紫外熒光法測定總硫含量27ISO 23874:2006天然氣 烴露點(diǎn)計(jì)算的氣相色譜要求

2 煤層氣主要組成和特點(diǎn)

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道和前期的數(shù)據(jù)收集，獲取了煤層氣可能的組成范圍(見表2)，其中的數(shù)據(jù)也是隨后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性分析的對(duì)象。

表2 煤層氣組成范圍組分摩爾分?jǐn)?shù)/%甲烷50～99乙烷0.1～5.0丙烷0～1丁烷0～1戊烷0.0～0.5氮?dú)?.1～40.0二氧化碳0.1～15.0氫氣0.0～0.1氧氣0～5一氧化碳0～1氦0.0～0.5氬0.0～0.5硫化氫0～20①總硫0～20① 注:①質(zhì)量濃度,單位為mg/m3。

3 ISO天然氣分析標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煤層氣分析的適應(yīng)性探討

3.1 主要成分

3.1.1甲烷

ISO 6974-4：2000、ISO 6974-5：2014、ISO 6974-6：2002分別適用于甲烷摩爾分?jǐn)?shù)為75%～100%、34%～100%、40%～100%的檢測。通常，煤層氣中甲烷摩爾分?jǐn)?shù)基本在80%以上，有些氮?dú)饣蛘哐鯕夂扛叩拿簩託庵屑淄槟柗謹(jǐn)?shù)一般也在50%以上，煤層氣中甲烷摩爾分?jǐn)?shù)不存在低于34%的情況。因此，該系列標(biāo)準(zhǔn)均適應(yīng)于煤層氣中甲烷含量的檢測。

3.1.2乙烷

ISO 6974-4：2000、ISO 6974-5：2014、ISO 6974-6：2002分別適用于乙烷摩爾分?jǐn)?shù)為0.001%～10.000%、0.1%～23.0%、0.002%～15.000%的檢測。通常，煤層氣中乙烷摩爾分?jǐn)?shù)基本在5%以下，個(gè)別情況乙烷摩爾分?jǐn)?shù)也不會(huì)高于23%。因此，該系列標(biāo)準(zhǔn)均適應(yīng)于煤層氣中乙烷含量的檢測。

3.1.3丙烷

ISO 6974-4：2000、ISO 6974-5：2014、ISO 6974-6：2002分別適用于丙烷摩爾分?jǐn)?shù)為0.001%～3.000%、0.05%～10.00%、0.001%～5.000%的檢測。通常，煤層氣中丙烷摩爾分?jǐn)?shù)基本在1%以下，個(gè)別情況丙烷摩爾分?jǐn)?shù)也不會(huì)高于10%。因此，該系列標(biāo)準(zhǔn)均適應(yīng)于煤層氣中丙烷含量的檢測。

3.1.4丁烷

ISO 6974-4：2000、ISO 6974-5：2014、ISO 6974-6：2002分別適用于丁烷摩爾分?jǐn)?shù)為0.001%～1.000%、0.01%～2.00%、0.000 1%～1.000 0%的檢測。通常，煤層氣中丁烷摩爾分?jǐn)?shù)基本在1%以下，一般丁烷摩爾分?jǐn)?shù)不會(huì)高于2%。因此，該系列標(biāo)準(zhǔn)均適應(yīng)于煤層氣中丁烷含量的檢測。

3.1.5戊烷

ISO 6974-4：2000、ISO 6974-5：2014、ISO 6974-6：2002分別適用于戊烷摩爾分?jǐn)?shù)為0.001%～0.500%、0.005%～0.350%、0.000 1%～0.500 0%的檢測。通常，煤層氣中不含有戊烷，有些含有戊烷但其摩爾分?jǐn)?shù)基本在0.5%以下。因此，該系列標(biāo)準(zhǔn)均適應(yīng)于煤層氣中戊烷含量的檢測。

3.1.6氮?dú)?/p>

ISO 6974-4：2000、ISO 6974-5：2014、ISO 6974-6：2002分別適用于氮?dú)饽柗謹(jǐn)?shù)為0.001%～15.000%、0.1%～22.0%、0.007%～40.000%的檢測。煤層氣中，氮?dú)饽柗謹(jǐn)?shù)差異比較大，從不超過0.1%到40.0%都很常見。還有個(gè)別煤層氣中氮?dú)饽柗謹(jǐn)?shù)高達(dá)50%左右。因此，ISO 6974-4：2000、ISO 6974-5：2014和ISO 6974-6：2002大多數(shù)情況下基本能滿足并適應(yīng)于煤層氣中氮?dú)夂康臋z測。ISO 6974-1：2012、ISO 6974-2：2012和ISO 6974-3：2018同時(shí)適應(yīng)于煤層氣中氮?dú)夂康臋z測。但當(dāng)煤層氣中氮?dú)饽柗謹(jǐn)?shù)超過40%的時(shí)候，超過了ISO 6974的檢測上限，在這種情況下，需要提高ISO 6974系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于煤層氣氮?dú)獾臋z測上限。

3.1.7二氧化碳

ISO 6974-4：2000、ISO 6974-5：2014、ISO 6974-6：2002分別適用于二氧化碳摩爾分?jǐn)?shù)為0.001%～10.000%、0.05%～15.00%、0.001%～10.000%的檢測。煤層氣中，二氧化碳摩爾分?jǐn)?shù)差異也比較大，從不超過0.1%到15.00%都很常見。還有個(gè)別煤層氣中二氧化碳摩爾分?jǐn)?shù)超過15%。因此，ISO 6974-4：2000、ISO 6974-5：2014和ISO 6974-6：2002大多數(shù)情況下基本能滿足并適應(yīng)于煤層氣中二氧化碳含量的檢測。ISO 6974-1：2012、ISO 6974-2：2012和ISO 6974-3：2018同時(shí)適應(yīng)于煤層氣中二氧化碳含量的檢測。但當(dāng)煤層氣中二氧化碳摩爾分?jǐn)?shù)超過15%時(shí)，超過了ISO 6974系列標(biāo)準(zhǔn)的檢測上限，在這種情況下，同樣需要提高ISO 6974系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于煤層氣中二氧化碳的檢測上限。

3.1.8小結(jié)

總結(jié)前面對(duì)于煤層氣中主要成分的標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性討論結(jié)果，ISO天然氣分析標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其主要成分的分析適應(yīng)性見表3。

表3 ISO天然氣分析標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煤層氣中主要成分分析的適應(yīng)性組分相關(guān)ISO/TC 193標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是否適應(yīng)于煤層氣甲烷ISO 6974(part 1～part 6)是乙烷ISO 6974(part 1～part 6)是丙烷ISO 6974(part 1～part 6)是丁烷ISO 6974(part 1～part 6)是戊烷ISO 6974(part 1～part 6)是氮?dú)釯SO 6974(part 1～part 6)不完全是二氧化碳ISO 6974(part 1～part 6),ISO 6975不完全是 注:各組分含量以摩爾分?jǐn)?shù)/%記。

3.2 微量成分

3.2.1氫氣

ISO 6974-4：2000和ISO 6974-5：2014適用范圍中不包括氫氣含量的檢測，ISO 6974-6：2002適用于氫氣摩爾分?jǐn)?shù)為0.001%～0.500%的檢測，ISO 6975：1997也適用于氫氣摩爾分?jǐn)?shù)為0.001%～0.500%的檢測。通常，煤層氣中，氫氣摩爾分?jǐn)?shù)一般不高于0.1%。因此，ISO 6974-6：2002和ISO 6975：1997適應(yīng)于煤層氣中氫氣含量的檢測。ISO 6974-1：2012、ISO 6974-2：2012和ISO 6974-3：2018同時(shí)適應(yīng)于煤層氣中氫氣含量的檢測。

3.2.2氧氣

ISO 6974-4：2000和ISO 6974-5：2014適用范圍中不包括氧氣含量的檢測，ISO 6974-6：2002、ISO 6975：1997分別適用于氧氣摩爾分?jǐn)?shù)為0.007%～5.000%、0.001%～0.500%的檢測。煤層氣中，氧氣摩爾分?jǐn)?shù)一般不高于5%。個(gè)別情況下，氧氣摩爾分?jǐn)?shù)有超過5%的情況，可能為勘探開發(fā)過程中引入空氣的緣故。因此，ISO 6974-6：2002和ISO 6975：1997適應(yīng)于煤層氣中氧氣摩爾分?jǐn)?shù)為0.001%～5.000%的情況下的檢測。ISO 6974-1：2012、ISO 6974-2：2012和ISO 6974-3：2018同時(shí)適應(yīng)于煤層氣中氧氣含量的檢測。但當(dāng)煤層氣中氧氣摩爾分?jǐn)?shù)高于5%的時(shí)候，超過了ISO 6974系列標(biāo)準(zhǔn)的檢測上限，在這種情況下，ISO 6974系列標(biāo)準(zhǔn)就不再適應(yīng)于煤層氣。所以，建議ISO/TC 193制定專門的氧氣含量檢測方法標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)于常規(guī)天然氣和非常規(guī)天然氣中更高含量氧氣的準(zhǔn)確檢測，同時(shí)增加新的氧氣檢測方法，進(jìn)一步完善標(biāo)準(zhǔn)檢測體系。

3.2.3一氧化碳

ISO 6974-4：2000和ISO 6974-5：2014適用范圍中不包括一氧化碳含量的檢測，ISO 6974-6：2002適用于一氧化碳摩爾分?jǐn)?shù)為0.001%～1.000%的檢測。個(gè)別煤層氣中含有一氧化碳，摩爾分?jǐn)?shù)不高于1%。因此，ISO 6974-6：2002適應(yīng)于煤層氣中一氧化碳含量的檢測。ISO 6974-1：2012、ISO 6974-2：2012和ISO 6974-3：2018也適應(yīng)于煤層氣中一氧化碳含量的檢測。

3.2.4氦

ISO 6974-4：2000和ISO 6974-5：2014適用范圍中不包括氦含量的檢測，ISO 6974-6：2002適用于氦摩爾分?jǐn)?shù)為0.002%～0.500%的檢測，ISO 6975：1997適用于0.001%～0.500%氦含量的檢測。通常，煤層氣中，氦摩爾分?jǐn)?shù)一般不高于0.5%。因此，ISO 6974-6：2002和ISO 6975：1997適應(yīng)于煤層氣中氦含量的檢測。ISO 6974-1：2012、ISO 6974-2：2012和ISO 6974-3：2018也適應(yīng)于煤層氣中氦含量的檢測。

3.2.5氬

ISO 6974-4：2000、ISO 6974-5：2014、ISO 6974-6：2002適用范圍中不包括氬含量的檢測，ISO 6975：1997適用于氬摩爾分?jǐn)?shù)為0.001%～0.500%的檢測。通常，煤層氣中，氬摩爾分?jǐn)?shù)一般不高于0.5%。因此，ISO 6975：1997適應(yīng)于煤層氣中氬含量的檢測。

3.2.6小結(jié)

總結(jié)前面對(duì)于煤層氣中微量成分的標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性討論結(jié)果，ISO天然氣分析標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其微量成分分析的適應(yīng)性見表4。

表4 ISO天然氣分析標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煤層氣中微量成分分析的適應(yīng)性組分相關(guān)ISO/TC 193標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是否適應(yīng)于煤層氣氫氣ISO 6974-6:2002,ISO 6975:1997是氧氣ISO 6974-6:2002,ISO 6975:1997不完全是一氧化碳ISO 6974-6:2002是氦ISO 6974-6:2002,ISO 6975:1997是氬ISO 6975:1997是 注:各組分含量以摩爾分?jǐn)?shù)/%記。

3.3 痕量成分

3.3.1硫化氫

ISO 19739：2004中有7個(gè)附錄對(duì)具體的分析方法和適宜的濃度范圍進(jìn)行說明(見表5)。通常，煤層氣中硫化氫質(zhì)量濃度不高于6 mg/m3，較高時(shí)在20 mg/m3左右。因此，ISO 19739：2004適應(yīng)于煤層氣中硫化氫含量的檢測。

表5 ISO 19739:2004附錄硫化氫檢測方法及分析范圍附錄編號(hào)檢測方法分析范圍C毛細(xì)柱火焰光度檢測器(FPD)氣相色譜法硫化氫質(zhì)量濃度為0.5～600.0 mg/m3D電化學(xué)檢測器(ED)氣相色譜法硫化氫質(zhì)量濃度為0.1～100.0 mg/m3E質(zhì)量選擇檢測器(MSD)氣相色譜法硫化氫質(zhì)量濃度為0.1～100.0 mg/m3F原子發(fā)射檢測器(AED)氣相色譜法硫化氫含量檢測,未規(guī)定檢測范圍G柱切換火焰光度檢測器(FPD)氣相色譜法硫化氫含量檢測,未規(guī)定檢測范圍H毛細(xì)柱硫化學(xué)發(fā)光檢測器(SCD)氣相色譜法硫化氫質(zhì)量濃度為0.5～600.0 mg/m3I毛細(xì)柱脈沖火焰光度檢測器(PFPD)氣相色譜法硫化氫含量檢測,未規(guī)定檢測范圍

3.3.2總硫

ISO 16960：2014適用于總硫質(zhì)量濃度為1～200 mg/m3的測定。ISO 20729-2017適用于總硫質(zhì)量濃度為1～150 mg/m3的測定。通常，煤層氣中，總硫質(zhì)量濃度不高于6 mg/m3，較高時(shí)為20 mg/m3左右。因此，ISO 16960：2014和ISO 20729：2017適應(yīng)于煤層氣中總硫含量的檢測。

3.3.3汞

煤層氣中未查到含有汞的文獻(xiàn)報(bào)道，一方面可能含汞煤層氣少,另一方面可能未對(duì)汞這項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測。若有檢測需要，ISO 6978-1：2003和ISO 6978-2：2003適應(yīng)于煤層氣。ISO 6978-1：2003規(guī)定了用碘浸漬硅膠化學(xué)吸附取樣法測定天然氣中汞含量的方法，取樣壓力最高40 MPa。適用于天然氣中汞質(zhì)量濃度為0.1～5 000.0 μg/m3的測定。適用于所取樣品體積中硫化氫質(zhì)量小于20 mg,且在取樣條件下液態(tài)烴凝析液總量小于10 g/m3的樣品氣。通過測量波長為253.7 nm處汞蒸氣的吸光度或熒光度來確定其被收集的量。

ISO 6978-1：2003存在兩個(gè)問題:一是規(guī)定采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的氫氧化鉀(KOH)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的氯化亞錫(SnCl2)混合溶液作為還原溶液，15%KOH屬于高含量堿性溶液，在使用過程中若有操作失誤,則容易傷人；二是規(guī)定使用ρ(Hg)=1.000 g/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度過高，在使用過程中需要進(jìn)行多級(jí)稀釋，容易帶來誤差。因此，建議修訂ISO 6978-1：2003，增加低含量堿性溶液為基礎(chǔ)的還原溶液、放寬汞標(biāo)準(zhǔn)溶液的含量規(guī)定，以便標(biāo)準(zhǔn)更具有可操作性。

3.3.4顆粒物

由于煤層氣開采會(huì)破壞煤巖的完整性，使煤粉不可避免地混入煤層氣中，當(dāng)煤粉粒徑小于 1 mm 時(shí)，可隨氣體進(jìn)入地面集輸管網(wǎng)，形成氣固兩相流動(dòng)[3-4]。受地質(zhì)情況和抽采方式等因素的影響，煤層氣從井口到外輸?shù)牡孛婕斨谐A帶有煤粉、砂石等固體雜質(zhì)[5]。與常規(guī)天然氣管道中氣體攜帶有微量顆粒物的情況相比，煤層氣地面集輸系統(tǒng)內(nèi)的氣體所攜帶的顆粒物具有質(zhì)量濃度波動(dòng)大的特點(diǎn)[5]。煤層氣中的顆粒物含量通常遠(yuǎn)高于常規(guī)天然氣，在裝置前端增加有效的預(yù)處理措施，防止顆粒物進(jìn)入長輸管網(wǎng)，保證煤層氣在下游管網(wǎng)中安全輸送、使用及天然氣準(zhǔn)確計(jì)量。因此,準(zhǔn)確測定天然氣和煤層氣等氣體中的固體顆粒物是有必要的[5],而ISO/TC 193則沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)方法。故建議ISO/TC 193制定專門的顆粒物含量檢測方法標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)煤層氣中顆粒物的檢測需求。

3.3.5小結(jié)

總結(jié)前面對(duì)于煤層氣中痕量成分的標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性討論結(jié)果，ISO天然氣分析標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其痕量成分分析的適應(yīng)性見表6。

表6 ISO天然氣分析標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煤層氣中痕量成分分析的適應(yīng)性組分相關(guān)ISO/TC 193標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是否適應(yīng)于煤層氣硫化氫ISO 19739:2004是總硫ISO 16960:2014,ISO 20729:2017是汞ISO 6978-1:2003,ISO 6978-2:2003是顆粒物無否 注:各組分含量以質(zhì)量濃度/(mg·m-3)計(jì),其中汞以質(zhì)量濃度/(μg·m-3)計(jì)。

3.4 氣體性質(zhì)

3.4.1發(fā)熱量、相對(duì)密度和沃泊指數(shù)

ISO 6976：2016規(guī)定了已知?dú)怏w摩爾組成時(shí)，計(jì)算天然氣、天然氣代用品和其他氣體燃料的高位發(fā)熱量、低位發(fā)熱量、密度、相對(duì)密度、高位沃泊指數(shù)和低位沃泊指數(shù)的方法[1]。規(guī)定了在常用參比條件下計(jì)算氣體混合物物性參數(shù)的方法。摩爾分?jǐn)?shù)應(yīng)根據(jù)定義進(jìn)行歸一化[6]。在使用相應(yīng)的組成分析方法后，ISO 6976：2016適用于煤層氣發(fā)熱量、相對(duì)密度和沃泊指數(shù)的計(jì)算。另外，ISO 15970：2008適用于煤層氣相對(duì)密度的計(jì)算，ISO 15971：2008適用于煤層氣發(fā)熱量和沃泊指數(shù)的計(jì)算。

3.4.2水露點(diǎn)和水含量

ISO 6327：1981規(guī)定了用冷卻鏡面凝析濕度計(jì)測定天然氣水露點(diǎn)的方法。適用于天然氣及類似氣體的水露點(diǎn)測定。經(jīng)處理的管輸天然氣的水露點(diǎn)范圍一般為-25～5 ℃，在相應(yīng)的氣體壓力下，水的體積分?jǐn)?shù)為(50～200)×10-6。ISO 6327：1981及ISO 18453：2004、ISO 10101-1：1993、ISO 10101-2：1993、ISO 10101-3：1993、ISO 11541：1997均能滿足并適應(yīng)于煤層氣中水露點(diǎn)、水含量的檢測和換算。

3.4.3烴露點(diǎn)和液烴含量

ISO 23874：2006描述了經(jīng)處理管輸天然氣質(zhì)量的分析性能要求，以便使用適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)方程計(jì)算烴露點(diǎn)溫度，適用于-50～0 ℃之間的烴露點(diǎn)溫度(臨界凝析溫度)，烴露點(diǎn)溫度的壓力范圍為2～5 MPa。烴類主要成分采用ISO 6974(所有部分)測定，可測定的范圍見ISO 6974-1：2012規(guī)定。ISO 23874：2006給出了C5～C12的檢測程序。使用ISO 6974系列標(biāo)準(zhǔn)定量測量的正戊烷，被用作搭橋組分，所有C6及C6+均依據(jù)正戊烷含量進(jìn)行測量。煤層氣基本不含C6及C6+，ISO 23874：2006適應(yīng)于煤層氣。

ISO 6570：2001描述了在一定壓力和溫度下測定天然氣或類似氣體潛在液烴含量的兩種重量分析法的原則和基本要求。用于樣品氣中一定量凝析物測定的手動(dòng)重量法和間接自動(dòng)重量法兩種方法。ISO 6570：2001適應(yīng)于煤層氣。

ISO/TR 11150：2007《天然氣 烴露點(diǎn)和烴含量》描述了3種測定烴露點(diǎn)或烴含量的方法：一是冷凝鏡面法測定烴露點(diǎn)，包括目測法或自動(dòng)測定方法；二是氣相色譜法分析組成，通過軟件計(jì)算烴露點(diǎn)；三是稱量法測定天然氣潛在液烴含量。目前，目測方法或自動(dòng)測定方法測定天然氣烴露點(diǎn)的商品化儀器已被廣泛使用。GB/T 27895-2011《天然氣烴露點(diǎn)的測定 冷卻鏡面目測法》采用冷卻鏡面目測法測定天然氣烴露點(diǎn)，ISO尚無相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，建議下一步考慮制定。ISO/TR 11150：2007適應(yīng)于煤層氣[7]。

雖然上述標(biāo)準(zhǔn)適用于煤層氣，但煤層氣氣質(zhì)簡單，重?zé)N含量低，生產(chǎn)使用過程中也一般不會(huì)出現(xiàn)烴露點(diǎn)或烴含量問題。

3.4.4小結(jié)

煤層氣的主要性質(zhì)與天然氣類似，主要包括發(fā)熱量、相對(duì)密度、沃伯指數(shù)、水露點(diǎn)、烴露點(diǎn)和液烴含量等。ISO相關(guān)分析標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煤層氣物理性質(zhì)分析和計(jì)算的適應(yīng)性見表7。

表7 ISO相關(guān)分析標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煤層氣物理性質(zhì)分析和計(jì)算的適應(yīng)性物理性質(zhì)相關(guān)ISO/TC 193標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是否適應(yīng)于煤層氣摩爾發(fā)熱量/(MJ·mol-1)ISO 6976:2016, ISO 15971:2008是質(zhì)量發(fā)熱量/(MJ·kg-1)ISO 6976:2016, ISO 15971:2008是體積發(fā)熱量/(MJ·m-3)ISO 6976:2016, ISO 15971:2008是相對(duì)密度ISO 6976:2016, ISO 15970:2008是沃泊指數(shù)/(MJ·m-3)ISO 6976:2016, ISO 15971:2008是水露點(diǎn)/℃[K]ISO 6327:1981, ISO 18453:2004是水質(zhì)量濃度/(mg·m-3)ISO 10101-1:1993, ISO 18453:2004ISO 10101-2:1993ISO 10101-3:1993ISO 11541:1997是烴露點(diǎn)/℃[K]ISO 23874:2006是潛在液烴質(zhì)量濃度/(mg·m-3)ISO 6570:2001是

4 結(jié)論與建議

(1) 煤層氣與常規(guī)天然氣類似，但在組成上相對(duì)常規(guī)天然氣更簡單，ISO天然氣分析標(biāo)準(zhǔn)大多適用于煤層氣分析，其中物性參數(shù)計(jì)算和測試的標(biāo)準(zhǔn)基本適用于煤層氣，可以通過國際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告制定的方式，對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性進(jìn)行說明。

(2) 煤層氣中主要成分，包括氮?dú)狻⒍趸?、氧氣，有可能出現(xiàn)所需分析含量范圍超出現(xiàn)有ISO標(biāo)準(zhǔn)的情況，此時(shí)需要擴(kuò)展相關(guān)分析方法的適用范圍，對(duì)煤層氣的擴(kuò)展分析需求進(jìn)行覆蓋，以保證煤層氣質(zhì)量監(jiān)控。

(3) 煤層氣痕量成分中的顆粒物含量沒有相應(yīng)的ISO分析標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定，可作為未來的標(biāo)準(zhǔn)制修訂需求列入相關(guān)工作計(jì)劃。