天然气质量检测技术及方法

天然气质量检测技术与方法中原油田分公司天然气产销厂廖德云二〇一七年八月目录一、概述二、取样标准及方法三、质量指标分析四、相关参数计算五、安全注意事项一、概述天然气质量技术指标（GB17820-2012《天然气》）项目一类二类三类高位发热量a/（MJ/m³）≥36.0≥31.4≥31.4总硫（以硫计）a/（mg/m³）≤60≤200≤350硫化氢a/（mg/m³）≤6≤20≤350二氧化碳y，%（V/V)≤2.0≤3.0﹣水露点b,c，℃在交接点压力下，水露点应比输送条件下最低环境温度低5℃。a本标准中气体体积的标准参比条件是101.325kPa，20℃。b在输送条件下，当管道管顶预埋地温度为0℃，水露点应不高于-5℃。c进入输气管道的天然气，水露点的压力应是最高输送压力。一、概述天然气质量技术指标检测方法及标准标准及方法备注样品取样GB/T13609-2012天然气取样导则方法标准GB/T30490-2014天然气自动取样方法高位发热量二氧化碳GB/T13610-2014天然气组成分析气相色谱法检测标准GB/T11062-2014天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法计算方法一、概述天然气质量技术指标检测方法及标准标准及方法备注硫化氢7项GB/T11060.1-2010天然气含硫化合物的测定第1部分：用碘量法测定硫化氢含量检测标准GB/T11060.2-2008天然气含硫化合物的测定第2部分：用亚甲蓝法测定硫化氢含量GB/T11060.3-2010天然气含硫化合物的测定第3部分：用乙酸铅反应速率双光路检测法测定硫化氢含量GB/T11060.6-2011天然气含硫化合物的测定第6部分：用电位法测硫化氢、硫醇硫GB/T11060.11-2014天然气含硫化合物的测定第11部分：用着色长度检测管法测定硫化氢含量GB/T11060.12-2014天然气含硫化合物的测定第12部分：用激光吸收光谱法测定硫化氢含量GB/T18605.1-2010天然气中硫化氢含量的测定第1部分：醋酸铅反应速率双光路检测法GB/T18605.2-2001天然气中硫化氢含量的测定第2部分：醋酸铅反应速率单光路检测法一、概述天然气质量技术指标检测方法及标准标准及方法备注总硫4项GB/T11060.4-2010天然气含硫化合物的测定第4部分：用氧化微库仑法测定总硫含量检测标准GB/T11060.5-2010天然气含硫化合物的测定第5部分：用氢解-速率计比色法测定总硫含量GB/T11060.7-2011天然气含硫化合物的测定第7部分：用林格奈燃烧法测定总硫含量GB/T11060.8-2012天然气含硫化合物的测定第8部分：用紫外荧光光度法测定总硫含量有机硫NB/SH/T0919-2015气体燃料和天然气中含硫化合物的测定气相色谱和化学发光检测法检测标准GB/T11060.9-2011天然气含硫化合物的测定第9部分：用碘量法测定硫醇型硫含量GB/T11060.10-2014天然气含硫化合物的测定第10部分：用气相色谱法测定硫化合物水露点GB/T17283-2014天然气水露点的测定冷却镜面凝析湿度计法检测标准GB/T27896-2011天然气中水含量的测定电子分析法目录一、概述二、取样标准及方法三、质量指标分析四、相关参数计算五、安全注意事项二、取样方法及标准取样的重要性：天然气的组成和物性的检测准确与否，很大程度上取决于取样技术。取样系统的设计、结构、安装及维护，以及样品的转移和运输条件都是至关重要的。GB/T13609-2012天然气取样导则GB/T30490-2014天然气自动取样方法二、取样方法及标准1.适用范围：本标准用于对经过处理的天然气气源中有代表性样品的采集和处理，不包括液相或多相流体的取样；本标准涉及点取样、组合取样（累积取样）和连续取样系统。本标准中的所有压力均以表压给出，压力可高至15MPa。压缩天然气（CNG）压力可高至30MPa，在确保取样系统安全前提下，可使用本标准；GB/T13609-2012《天然气取样导则》二、取样方法及标准1.适用范围：本标准考虑了气流中氧、硫化氢、空气、氮、二氧化碳等组分。包括取样应考虑的原则、探头的位置以及取样设备处理和设计；如果存在干扰杂质，而非取样气体的一部分，应将它们除去，以保护取样及分析设备不被污染。本标准可用于交接计量系统和输配计量系统。取样导则内容包括取样原则，取样方法和取样设备的选择。2.取样的原则：是获得足够量的有代表性的气体样品。GB/T13609-2012《天然气取样导则》二、取样方法及标准3、取样的方法：取样直接取样间接取样取点样取累积样样品直接从气源输送到分析设备样品在转移到分析设备之前被贮存在容器内分析设备分析设备分析设备需要用到自动取样器（定时间、定流量）可以人工取一定量的样品进行分析GB/T13609-2012《天然气取样导则》二、取样方法及标准4、取样频率：定义：获得有意义的结果，某个特定时间周期内应采集的样品数量。取样频率基本上是经验性的问题，需要根据以往天然气的分析结果和预期的变化来决定取样频率，获得一个相对稳定和有意义的结果管输天然气组成组成也会因气体处理装置运行情况和气藏开发情况变化，在每日、每周、每月、每半年或每季节都会发生变化，在选择取样的时间间隔时必须考虑环境和操作多方面的相关因素。GB/T13609-2012《天然气取样导则》二、取样方法及标准4、取样频率：式中：d—要求的误差限；n—样品数；s—标准偏差；t—t因子。这个公式可用迭代法来解。初始t值是个估计值,计算出n后又将修正的t值代入计算。误差限、样品数和标准偏差是在同一时间周期内获得的。GB/T13609-2012《天然气取样导则》dst21n二、取样方法及标准4、取样频率：示例1.月平均取样数量确定d=0.4%（气体交接合同中要求的月平均值的误差限）s=0.6%（估计的一个月内的变化情况）第一次估算,取样品数n=7:自由度为7-1=6,单侧置信度为0.975(相当于双侧置信度为0.95)，t=2.45n=14第一次迭代,取n=14，重新计算。当自由度为13,单侧置信度为0.975，t=2.16，计算得n=11第二次迭代,取n=11，重新计算。当自由度为10,单侧置信度为0.975，t=2.16计算得n=11所以要取11个样品。GB/T13609-2012《天然气取样导则》二、取样方法及标准4、取样频率：示例2.总硫样品的取样数量上次测定值为20mg/m3,合同限定值为50mg/m3,d=30mg/m3（50-20＝30）（气体交接合同中限定值与上次测定值之差）s=10mg/m3（过去一年中点样的标准偏差）当(n－1)取为2,置信水平为95%时，t=4.30计算得：n=2（4.3×（10/30））^2重新计算表明2个样品不够，所以要取3个样品。GB/T13609-2012《天然气取样导则》二、取样方法及标准5、取样需要考虑的技术要点：①流动特性：尽量避免层流，应在紊流状态取样。大多数天然气流都是单相紊流。富伴生气因凝析可能出现两相紊流。两相流的样品会给分析结果带来不可预知的不确定度。②凝析与再气化：样品开始分析之前至少应加热至比样品源温度高出10℃。如果不知道样品源温度时，则应将样品加热至100℃，为确保可能存在的凝析物再气化，应加热2h，如果需要，加热时间可更长。③吸附和解吸：气体被吸附到固体表面或脱离固体表面称为吸附效应。GB/T13609-2012《天然气取样导则》二、取样方法及标准6、取样系统的材料：取决于待取气样的性质，材料应对所有气体无渗透性，具有最小的吸附和对样品具有化学惰性。气体接触到的所有表面均推荐使用不锈钢材料。阀座和活塞密封圈应使用柔韧性材料。湿气、高温气体或者含有硫化氢或二氧化碳的气体，要求使用特殊材料或对取样系统内部涂层。酸性气体取样建议对金属瓶进行聚四氟乙烯或环氧涂层。活泼组分如硫化氢和汞应尽可能直接取样的方法在现场分析GB/T13609-2012《天然气取样导则》二、取样方法及标准6、取样系统的材料：应避免使用黄铜，紫铜和铝等软金属,碳钢及其它类似多孔性材料能留住天然气流中的重组分和诸如二氧化碳和硫化氢之类的杂质，不宜用于取样系统。气流中含有水分时不宜使用不锈钢。但4CrNi18-10和4CrMo17-12-2不锈钢的性能满足要求。环氧树酯(或酚醛树酯)涂层能够减少或消除对含硫化合物或其它微量组分的吸附。GB/T13609-2012《天然气取样导则》二、取样方法及标准6、取样系统的材料：a=合适，b=有条件使用，c=不推荐材料CnHmCOS（羰基硫）CO2CH3OHO2H2SRSH（硫醇）THT四氢噻吩H2OHeHgH2备注不锈钢aaabbaba玻璃aaaaaaaa不能承压聚四氟乙烯bbbacccb聚酰胺aabacaca铝aaabbaca钛aaaaaaaaGB/T13609-2012《天然气取样导则》二、取样方法及标准GB/T13609-2012《天然气取样导则》取样钢瓶304不锈钢取样袋二、取样方法及标准7、取样方法：取点样：在高压和低压下的方法有:充气排空法（应考虑取样管节流降温造成的影响）、控制流量法、抽空容器法（有重组分C5，C6含量较大时以上）、预充氦气法、活塞式金属瓶法。直接取样：一般用于在线色谱，推荐天然气在线取样管线架空到分析小屋并采取伴热措施，在进入分析设备前应有一个出口朝下的排液口。为防止取样管线出现积液，应尽量避免取样管线埋地从地下引入分析小屋。取累积量：一般考虑自动取样器，选择采用设定取样时间还是控制流量的方式，包括取样过程的监控和记录等。取样时在取样记录上应记录取样点的压力、温度和流量等参数，以便分析数据时使用。GB/T13609-2012《天然气取样导则》二、取样方法及标准充气排空法取样步骤：1.安装取样探头（一般都是压力表三通）；2.连接取样导管；3.打开取样点的阀，彻底排出任何积聚物；4.将样品容器的一端通过取样系统或器官相连接；5.缓慢的用气体吹扫已置换导管和用品容器中的空气。6.关闭延伸管阀，使压力迅速增至选定的样品容器压力。7.关闭样品容器进气阀，并将样品容器通过延伸管缓慢放空至大气压。8.打开进气阀9.重复上述最后两个操作步骤，重复的次数，因能有效吹扫容器内原有的气体。GB/T13609-2012《天然气取样导则》重复吹扫次数二、取样方法及标准充气排空法取样步骤：GB/T13609-2012《天然气取样导则》重复吹扫次数二、取样方法及标准充气排空法取样步骤：10.观察放空管尾端是否有液体的痕迹；11.在最后一次吹哨后，先关闭延伸管阀当压力达到选定的样品容器压力后，再关闭取样阀；12.记录样品充气压力；13.近气源温度；14.关闭样品容器的进口阀和出口阀；15.将取样探头管泄压；16.取下样品容器；17.讲个阀门浸入水中检漏或用肥皂水检漏；18.封堵好各阀门；GB/T13609-2012《天然气取样导则》二、取样方法及标准8、安全管理要求：总体要求：遵循国家和当地、企业有关的各种安全法规和规程。如果没有合适的规程，应建立详细的操作规程，也应当建立设备的详细说明。应编制现场取样作业指导书。应根据持续改进的原则，按HSE的要求，及时更新。人员要求：有关人员应接受适当的培训，使之达到能够承担必要责任的水平。取样的部门和班组人员应确知能在有关的安全规程之内完成取样。执行取样和安装取样设备的人员应经过必要的培训，使之能够识别出潜在的危险。GB/T13609-2012《天然气取样导则》二、取样方法及标准8、安全管理要求：设备要求：取样设备的设计应满足有关的取样条件，如压力、温度、腐蚀性、流量、化学相容性、振动、热膨胀与收缩等，玻璃容器和气袋不能在承压下使用。用于高压天然气取样的设备应定期进行检查和检定，相关文件应齐全有效。取样设备的气瓶应永久性地标明其容积、工作压力和试验压力，按照压力容器的管理要求进行严格管理，还应配有提供相关信息的标签，并防止标签磨损脱落。在运输和存放过程中气瓶上应装有盖帽，要保护气瓶不被损坏，