“智”引：走进重点实验室（18）

  [中国石油新闻中心2020-10-28]
  天然气质量控制和能量计量重点实验室
  天然气质量控制和能量计量重点实验室是中国石油集团为适应天然气工业快速发展，提升我国天然气产品质量和计量水平而建设的科技创新平台。
  实验室依托西南油气田天然气研究院进行建设，于2015年正式挂牌运行，设有5个研究室，从天然气质量控制、分析用气标准物质、发热量测定、流量检测和天然气量值溯源五个专业方向，开展基础研究和核心技术攻关。形成了适应多气源、不同气质的分析检测方法，研制了系列气体标准物质，建立了能量计量标准体系及发热量测定技术，完善了天然气流量计量溯源体系和流量检测手段，为支撑集团公司主营业务，提升自主创新能力和核心竞争力，保障天然气贸易公平公正提供了强有力的支持。
  在集团公司的大力支持下，重点实验室在装备建设和科研成果方面不断提升。在装备建设方面，紧密围绕天然气分析测试、能量计量技术发展需求，先后引进34台/套国内外先进实验设备，自主研制7套国内领先试验装备或工具。
  在科技成果方面，创建95项实验和评价方法；获得各级奖励6项；专利22项；软件著作权7项；发布国际标准4项、国际技术报告1项，国家、行业标准72项；发表论文73篇，出版专著2部。
  科技保障能源高质量发展
  通讯员张娅娜孔波特约记者彭刚
  近年来，随着天然气工业快速发展，我国对天然气需求高速增长，中亚、中缅、中俄输气管道建设使我国天然气进口量迅速增长。我国天然气呈现多气源、多种类发展趋势，液化天然气、煤层气等多品种天然气带来多样化的品质，制定不同品质天然气间贸易计量统一标准，推动天然气由体积计量向能量计量转变，成为建立公平公正的市场环境与和谐有序的交易秩序、为贸易纠纷提供仲裁的必然要求。
  西南油气田是我国天然气质量与计量技术的发源地，是我国天然气分析测试技术及标准化工作的引领者。如今，为适应天然气工业快速发展的形势要求，如何控制天然气质量，如何应对天然气计量方式转变、天然气发热量量值溯源等问题，均向实验室发起新挑战。
  2015年实验室建成后，围绕解决多元化气源、多类型气藏质量控制技术难题和满足天然气能量计量的技术发展需求，从天然气质量控制、气体标准物质、发热量测定、流量检测和量值溯源五个专业方向开展基础研究和核心技术攻关，形成八大技术系列，21项特色技术。自主研制具有国际领先水平的质量时间法天然气流量原级标准装置和国内首套天然气环道检测装置，解决了高准确度流量计的溯源难题；建立以GB17820和GB/T18603为核心的满足天然气能量计量实施的标准体系，保障用气质量和计量准确。制定天然气质量计量标准72项，牵头起草7项国际标准和国际技术报告，已发布5项，ISO/TC193贡献率提升至全球第二，其中紫外荧光法测定总硫含量国际标准被俄罗斯、美国、欧洲、印度及中亚等石油天然气主产区和贸易区采用，成为国际上总硫含量仲裁方法，引领着天然气分析测试技术的国际发展趋势。
  系列成果的取得和应用为我国天然气工业快速发展提供了技术支持保障。参与中亚、中缅、中俄天然气国际贸易技术谈判，在天然气气质技术指标确定方面，提供关键性技术支撑；为土库曼斯坦、哈萨克斯坦等国家的天然气管道公司计量站提供计量功能确认、测试检查；将中国标准应用于美国、荷兰、俄罗斯等10余个国际石油公司合作项目，保证了2019年进口天然气的气质安全和计量准确，确保了中亚、中缅、中俄和海上四大进口天然气通道顺利实现；组织对集团公司50余个贸易交接计量站的天然气分析检测、流量测量设备设施进行监督检查，确保贸易交接公平公正。
  秉承“请进来、走出去”原则，实验室与国内外诸多知名跨国公司、研究机构和大学建立紧密联系，行业影响力日渐提升。经过多年沉淀，一个具有自主创新能力和核心竞争力的研发平台日趋成熟，拥有教授级高级工程师4人，高级工程师22人，博士9人，培养出一支行业领军人才和高水平专业技术队伍，对支撑集团公司主营业务、促进我国实现能量计量和天然气工业发展发挥着重要作用。
  专家点评
  标准制定和能量计量助推产业升级
  □中国工程院院士黄维和
  近年来，面对我国天然气需求和消费总量持续较快增长的趋势，党中央、国务院高度重视质量安全环保和能源安全工作，提出加快天然气开发利用和构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的新要求。
  在天然气产、供、储、销过程中，质量控制和新的计量计价体系建设对于促进天然气产业结构的优化和保障贸易的公平公正具有重要意义。气质快速在线监测、标准物质的研发、发热量直接测定、天然气流量量值溯源、多气源流量测量等是国内外共同关注的一系列难题。
  针对这些难题，天然气质量控制和能量计量重点实验室一直致力于解决天然气质量和计量领域面临的关键性、基础性和共性难题，推动相关标准制定与重大装备国产化。
  重点实验室坚持自主创新，通过持续攻关，在天然气质量控制、天然气分析用气体标准物质、天然气发热量测定、天然气流量检测、天然气流量量值溯源等五大领域取得了一系列标志性成果：建立了完整的天然气流量量值溯源体系，形成了非常规天然气检测技术体系，研制了用于天然气分析的5种国家一级气体标准物质和12种国家二级标准物质，形成了不确定度达到0.25%的发热量直接测定技术，建成了不确定度为0.5‰的m-t法原级评价系统、不确定度为1.7‰的一级标准物质评价系统等和国内首套湿天然气流量测试评价系统……主导制修订标准31项，其中国际标准3项，国家标准21项，标准制定引领了行业发展。经过近10年持续攻关，解决了制约天然气质量和计量领域一个个难题，保障了多元化气源、多类型气藏质量控制的要求，为天然气计量方式由体积计量向能量计量方式转变和集团公司天然气业务的发展起到了重要支撑作用。
  今后，天然气质量控制和能量计量重点实验室应进一步加大基础理论研究，充分发挥集团公司重点实验室的创新引领作用，坚持原始创新与自主创新，开展和深化天然气质量控制前沿技术、气质快速检测和在线监测技术、天然气发热量测量和体积计量技术关键技术攻关；进一步加强标志性装备建设和功能提升，加强质量控制和能量计量实验新方法研究；创新团队建设和人才培养模式，打造“产、学、研、用”深度融合的技术创新平台，保障我国的能源安全和在质量控制与能量计量领域的技术领先优势和国际话语权。
  亮点技术和应用
  ■天然气分析测试技术及标准化
  构建了我国天然气产品和分析测试技术标准体系，建立了以天然气组成分析、天然气中硫化合物分析为代表的一整套我国的天然气分析测试方法。起草制定国际标准4项、国家标准54项，占我国天然气分析测试领域技术标准的80%以上。天然气分析测试技术总体达到国际先进水平，部分达到国际领先水平。
  成果已广泛用于天然气供需双方的各个环节，已经成为指导我国天然气开发、加工、输送和应用的指南，为中国天然气工业气质的规范化管理提供了强有力的技术支撑，为天然气国际贸易商务谈判、质量控制和争议仲裁奠定了基础，提升了我国在天然气领域的话语权和影响力。
  ■天然气分析溯源及标准物质制造技术
  形成了满足国际要求的天然气分析溯源技术，具备研发天然气分析溯源链中PSM、CRM以及WRM的气体标准物质的能力。集成建设了感量0.1毫克，最大承载量16公斤的基准物质称量系统，将感量/充装量降低至10-4～10-5数量级。研制国家一级气体标准物质5种、国家二级气体标准物质12种。
  成果建立和完善了国家天然气检测溯源体系，填补国内空白，保障了检测结果量值准确和统一。形成的国家气体标准物质推广至我国四川、新疆等地区和土库曼斯坦用户。
  ■天然气能量计量配套技术
  形成了以GB/T22723《天然气能量的测定》和GB/T18603《天然气计量系统技术要求》为核心的能量计量标准体系。创新建立国内首套天然气发热量直接测定装置，将我国发热量直接测定量值溯源不确定度水平由1.0%（k=2）提升至0.17%（k=2），达到了ISO15971规定的1级发热量测定水平。在国内首次建立了发热量赋值方法并获得国家授权，形成了发热量核查技术及标准化。建立了能量计量测试评价装置及远程诊断系统，实现了对贸易交接计量站的流量数据和气质分析数据的实时远程传输和运行监控
  成果建立了发热量测量的“公平秤”，解决了能量计量溯源和传递中的关键技术，维护国际贸易权益，在中国计量院、中国测试技术研究院、天然气管输行业等得到了推广应用，为推行天然气能量计量奠定了基础。
  ■天然气流量量值溯源技术
  针对天然气全产业链计量的需求，自主研制了具有国际领先水平的质量-时间（m-t）法天然气流量原级标准装置和国内首套天然气环道检测装置，建立了中低压天然气流量量值溯源体系，解决了高准确度流量计的溯源难题。应用该技术已对国内1100余家工矿企业的天然气流量计进行了检定、校准和测试，并在中缅、中亚、中俄天然气国际贸易中维护了国家权益。
  ■湿天然气两相流量测试评价和现场应用技术
  自主研发建成国内首套湿天然气两相流测试装置，气相测量不确定0.7%，液相不确定度0.4%，整体技术水平达到世界一流，可实流模拟上游领域含液天然气两相流动的状态，用以开展相关的测试、校准和科研工作。优化并建立相应的湿气测量模型，实现对气液两相流量的测量。实现了一台流量计替代了传统的大型分离计量橇的功能，大规模优化了页岩气地面工艺流程，与传统的分离计量技术相比有效降低了页岩气开发地面建设成本30%至40%，预计每年可为页岩气开发节约上亿元的开发成本。有效提高了天然气上游领域计量技术的水平，推动了两相流测量领域行业技术的进步与发展。
  创新感悟
  攻关离不开团队齐心合作
  量值溯源与传递研究攻关团队
  对于一个拥有天然气流量原级标准装置、次级标准装置和工作级标准装置的重点实验室，流量量值溯源与传递的每个环节都非常重要。它不仅影响着全国天然气流量计的准确性，更重要的是还影响着天然气流量计量科研基础数据的可靠性。
  量值溯源与传递研究攻关团队在继承前辈严谨、踏实、吃苦耐劳的基础上不断创新，通过潜心研究，提高标准装置的不确定度及稳定性，建立了中低压天然气流量量值溯源体系，解决了高准确度流量计的溯源难题。这些创新成果发表论文数十篇，并获得相关国家专利数十项。通过对标准装置的提升，使天然气质量控制和能量计量重点实验室的量值溯源与传递水平处于国内一流，甚至在国际比对中也成绩优异，为提高国家整体天然气流量量值溯源与传递水平做出了贡献。
  取得这样的成绩，离不开团队的齐心协力和每位研发人员的勤奋努力，才能不断攻克量值溯源与传递技术中新的技术难题，成为我国天然气流量量值溯源技术的引领者。
  技术研发必须坚持不懈
  天然气流量测量技术团队
  天然气流量测量是一门复杂、多样的技术，不仅由于测量准确度的要求越来越高，而且测量对象复杂多样。天然气流量测量技术团队围绕新型流量检测技术、计量系统远程诊断、管道内流场测试、页岩气井口两相流、高酸性气田等多条技术路线，建立了适应于中低压天然气流量计的测试和评价操作程序，实现了天然气管道内流场的可视化，解决了两相流装置过程控制及量值确定的技术难题，进一步提升了流量检测技术智能化和信息化水平。10余年来，获得省部级奖2项，国家发明专利3项，为国家天然气计量技术进步，天然气贸易交接公平公正提供了技术保障。
  在工作中，我们深切体会到，只有我们拥有责任意识，坚持不懈、攻坚克难，才会取得更多的成果，确保中国石油天然气计量的国际地位和国际贸易话语权。
  不断创新才能突破瓶颈
  分析测试技术及标准化技术团队
  分析测试技术具有多维度、更新、更快的特点。随着我国天然气工业的迅猛发展及天然气国际贸易的快速增长，对天然气分析测试技术及标准化工作提出了更高的要求，保障天然气分析测试技术与时俱进、高质量发展是工作推进的核心。
  作为我国天然气分析测试领域首屈一指的研发和标准化团队，围绕气质升级、新型检测技术研发和能量计量开展科研攻关，有力支撑国家环保政策，建立了全面的天然气气质参数检测技术，将总硫分析方法精密度水平提升10倍以上，制定我国天然气领域第一项国际标准，增强国际话语权；研发光谱快速测定技术和移动检测技术，推动检测技术进步，成为国内唯一获得CNAS和CMA认证的移动实验室；在国内率先开展能量计量科研及标准化攻关，建立了能量计量评价技术和标准体系，推动我国能量计量的实施。
  在技术研发中我们体会到，团队要具有国际视野，瞄准在天然气领域达到国际领先水平的目标，不断创新、再创新，最终才能突破瓶颈，掌握核心标准技术。
  技术支持：熊钢张强杨亚宇陈荟宇鲁春樊兰蓓沈琳刘丁发王伟杰王辉何登华韦颜张强杨芳