李晓红 周理 何斌 曾文平 罗勤 陈正华 沈琳

1.中国石油西南油气田公司天然气研究院 2.中国石油天然气质量控制和能量计量重点实验室

在有液态水存在的情况下，H2S和CO2对管道及相关设备的腐蚀会加剧，故在管道运行中必须特别关注对水露点和水含量的控制。GB 17820-2018《天然气》规定“在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低5 ℃”[1]。俄罗斯国家标准未规定水露点，但全俄行业标准ОСТ 51.04-1993《工业和民用天然气》按不同地区和季节规定了4种不同的指标[2]，分别为-3 ℃、-5 ℃、-10 ℃、-20 ℃，指标间的差别达到17 ℃，合理地解决了气质要求与生产成本之间的矛盾。EASEE-gas规定7 MPa条件下，水露点≤-8℃。德国DVGW G 260:2008《德国法规惯例守则》规定水露点的最大值为管道压力下的地温。西奥地利天然气管道规定6.4 MPa条件下的水露点温度最大值为-8 ℃。

随着中亚、中缅、中俄天然气以及液化天然气的进入，至2020年，我国天然气的进口量将突破1200×108m3[2]。2014年5月21日，中俄两国政府在上海签署了《中俄东线天然气合作项目备忘录》，中国石油天然气集团公司和俄罗斯天然气工业股份公司签署了《中俄东线供气购销合同》。根据中俄东线双方商定，从2018年起，俄罗斯开始向中国供气，计量交接站为俄罗斯东线末站，供气量逐年增长，最终达到每年380×108m3，累计30年。2015年2月10日～2月12日，中俄双方在北京举行了中俄西线供气协议第一轮技术谈判，计量交接站为俄罗斯西线末站，供气量为每年300×108m3。

中俄东线购销协议和技术协议已于2014年签订。目前，中俄双方将遵循采用ISO国际标准、俄罗斯标准和/或我国国家标准的顺序进行天然气质量检测和流量测量。但是，通常同一参数对应多个检测标准方法，需要对多个检测标准方法之间存在的差异进行比对，进而明确选择哪个标准方法对双方更为公平合理。在进口天然气贸易过程中，对水露点/水含量的指标也极为重视。为此，对中国、ISO和俄罗斯天然气水露点测定标准方法进行了比对，为中俄进口天然气贸易谈判提供技术支持。

1 标准文本比对

中国、ISO、俄罗斯天然气中水露点检测标准汇总见表1。

表1 中国、ISO、俄罗斯水露点检测标准汇总表Table 1 Summary of water dew point detection standards of China, ISO and Russia序号标准编号标准名称采标情况1ISO 18453:2004[3]Natural gas-Correlation be-tween water content and water dew point2ISO 6327:1981[4]Gas analysis-Determination of the water dew point-Cooled surface condensa-tion hygrometers3GB/T 17283-2014[5]天然气水露点的测定 冷却镜面凝析湿度计法修改采用ISO 6327,扩大了测量范围4GB/T 22634-2008[6]天然气水含量与水露点之间的换算修改采用 ISO 18453:20045GOST 20060-1983[7]天然气———水蒸气含量和水露点测定方法

中国的国家标准GB/T 17283-2014在技术内容上与ISO 6327-1981相同，只是在“应用领域”中增加了“在特殊环境下，水露点范围也可能更宽”的内容。GB/T 22634-2008根据ISO 18453:2004起草，主要技术内容相同。因此，三方标准比对主要就中国标准GB/T 17283-2014和俄罗斯标准GOST 20060-1983进行比对。

GOST 20060-1983包括3种测试方法，即：冷凝法、电解法和吸收法。其中，冷凝法与GB/T 17283-2014的类似，因此把GOST 20060-1983中冷凝法的部分与GB/T 17283-2014比对。

1.1 原理

GOST 20060-1983与GB/T 17283-2014这两个标准的原理是相同的，都是测定与分析气体接触的金属镜表面水露点形成和水蒸发之间的平衡温度来确定天然气的水露点。

1.2 应用范围

GB/T 17283-2014应用的管输天然气的水露点范围为-25～-5 ℃，在特殊环境下，水露点范围也可能更宽，没有明确地规定压力范围，因此也可用于压力较高、水露点可能更低的压缩天然气水露点的测定。GOST 20060-1983规定了水露点温度的测量范围为-40～20 ℃，压力为10 MPa。

1.3 取样

GB/T 17283-2014没有对取样明确规定，只要求“除镜面外，管道和装置的其他部分的温度必须高于凝析温度”。GOST 20060-1983对天然气水露点测定的取样作了明确的规定：在取样管线中不能冷凝蒸气和从取样管线壁解吸蒸气。为此，取样管线的温度应比假定的天然气水露点的温度高3 ℃以上。在分析前，取样管线和仪器管线均用干天然气吹扫。必要时，取样管线应进行保温和加热。由此可见，在取样方法上GOST 20060-1983的规定更为详细,GB/T 17283-2014和GOST 20060-1983则仅规定了取样管线温度必须高于天然气的水露点温度。

1.4 制冷方式

天然气水露点测定过程的制冷方式通常有4种(见表2)：溶剂蒸发法、绝热膨胀法、制冷剂间接制冷法和热电(珀尔帖)效应法，GB/T 17283-2014中均有体现，GOST 20060-1983中仅有前两种制冷方式。不论采用哪种制冷方式，只要能将镜面温度降到所需温度即可，制冷方式原理上不会对检测结果带来影响。

表2 制冷方式的对比Table 2 Comparison of refrigeration methods制冷方式GB/T 17283-2014GOST 20060-1983溶剂蒸发法制冷有有绝热膨胀法制冷有有制冷剂间接制冷有无热电(珀尔帖)效应制冷有无

1.5 温度测量

GB/T 17283-2014在进行镜面温度测量时，手动测定仪一般采用精密水银温度计，自动测定仪则采用热电探头，但没有对温度计的不确定度作出明确的规定。GOST 20060-1983规定采用测量范围为20～-60 ℃、标度值为0.5 ℃的温度计。

1.6 压力测量

GB/T 17283-2014没有对样品气压力的测量作出规定，GOST 20060-1983规定了用膜片气压计或СРА型杯式水银气压计测定样品气的压力，并规定了压力表的精度等级。

1.7 烃类凝析的影响

当烃露点高于水露点时，烃先于水凝析，烃露点将影响水露点的观察。GB/T 17283-2014描述了烃露点对水露点的影响，并使用液烃起泡器来辅助观察。GOST 20060-1983没有这方面的内容。

1.8 试验结果的处理

GB/T 17283-2014未明确规定试验结果，以几次测量平均值作为结果，在实际检测工作中，通常重复测量两次。GOST 20060-1983规定了试验结果的处理,以3次测量为基础计算冷凝和汽化的平均值,如果3次平均值的偏差不超过3 ℃，则按式(1)计算水露点。相反，则不能使用该方法测定水露点。

td=(t1+t2)/2

(1)

式中：td为样品气的水露点，℃；t1为初露温度，℃；t2为消露温度，℃。

1.9 误差来源——操作时的一般注意事项

GB/T 17283-2014分析了试验过程中的误差来源以及避免方法,GOST 20060-1983没有这方面的内容。

1.10 准确度

GB/T 17283-2014规定了测试的准确度：在-25～5 ℃的测量范围，当使用自动测定仪时，水露点测量的准确度一般为±1 ℃。使用手动装置时，测量的准确度取决于烃的含量，在多数情况下，可以获得±2 ℃的准确度。GOST 20060-1983没有准确度的描述。

2 试验比对

中国和ISO的检测水露点标准方法一致，中俄两国标准最主要的区别是采用的吹扫方式不一致，俄罗斯标准采用干燥后天然气吹扫，中国标准采用管输天然气吹扫。另外，中俄贸易中采用的是俄罗斯VYMPEL公司的在线露点分析仪[8-9]。因此，对中国采用的露点分析仪和俄罗斯VYMPEL公司的露点分析仪开展比对，并对不同吹扫方式也开展了比对。

中国、ISO和俄罗斯三方的水露点检测标准对再现性均没有规定。在中俄天然气贸易交接过程中，中国采用便携式露点分析仪对在线露点分析仪的检测结果进行核对。便携式露点分析仪的不确定度为±2 ℃，在线露点分析仪的不确定度为±1 ℃，建议初步可以将两个不确定度合成值作为不同仪器检测结果一致性的判定依据,如式(2)：

表3 采用水露点发生器进行比对的结果Table 3 Results of the comparison with water dew point generator被测样品标准值/℃检测用露点分析仪检测方式水露点检测值/℃第1次第2次第3次平均值检测值与标准值之差/℃标准水露点发生器生成的气体①-30.0Chandler手动未检出未检出未检出未检出BL手动-30.1-30.1-30.0-30.1-0.1BL自动-30.5-30.6-30.5-30.5-0.5-20.0Chandler手动-19.9-20.0-19.9-19.90.1BL手动-19.6-19.1-19.9-19.50.5BL自动-20.3-20.3-20.4-20.3-0.3-10.0Chandler手动-8.9-8.9-8.8-8.91.1BL手动-9.1-9.0-9.0-9.01.0BL自动-9.3-9.4-9.3-9.30.7注: ①标准水露点发生器:英国MICHELL公司,型号DG-4。

(2)

2.1 实验室比对

以MICHELL标准水露点发生器生成的气体为气源，设定发生器的露点标准值温度分别为-30.0 ℃、-20.0 ℃和-10.0 ℃，同时采用Chandler(中国常用露点分析仪：美国AMETEK公司，型号Chandler-13-1210，手动目测)和BL(俄罗斯常用露点分析仪：俄罗斯威派公司，型号Hygrovision BL，手动目测和自动检测两种方式)露点分析仪检测水露点，比对结果见表3。在-30.0 ℃条件下，Chandler仪器灵敏度不够，未能检测出水露点。其他条件下，Chandler手动目测、BL手动目测和自动检测的结果之间以及与标准值之间吻合均很好，绝对差值最大为1.1 ℃。说明在没有其他干扰的情况下，Chandler和BL露点分析仪检测水露点的结果均是准确可靠的。

2.2 现场试验比对

2.2.1露点分析仪比对

选择3个天然气输气站点，完成了水露点现场比对试验，比对结果见表4。从Chandler手动目测、BL手动目测和自动检测的比对结果看，在没有干扰的情况下，检测结果吻合较好，最大差值不超过2.5 ℃。但在存在干扰(可能是水、醇和烃的干扰)的情况下，Chandler和BL露点仪的测量结果相差较大，最大差值达到6.1 ℃。另外，在试验过程中水露点和烃露点也存在相互干扰的影响问题。

表4 中国和俄罗斯常用露点分析仪测定水露点比对结果Table 4 Comparison of water dew point results between China and Russia站点代号检测压力/MPa检测用露点分析仪检测方式水露点检测值/℃第1次第2次第3次平均值最大差值/℃QBJ站2.7Chandler手动-17.9-17.0-16.8-17.2BL手动-16.7-16.6-16.4-16.6BL自动-17.7-17.5-17.4-17.50.9LN站6.1Chandler手动2.02.22.12.1BL手动8.67.88.18.2BL自动4.84.64.74.76.1HEGS站7.4Chandler手动-17.4-16.9-16.7-17.0BL手动-16.6-16.8-16.6-16.7BL自动-19.0-19.1-19.1-19.12.4

2.2.2吹扫方式比对

由于俄罗斯常用露点分析仪 BL具有自动和手动两种检测方式，因此选用该仪器开展不同吹扫方式比对, 比对结果见表5。比对结果表明，两种不同吹扫方式水露点检测结果绝对差值不超过0.4 ℃，检测结果一致性很好。说明采用管输天然气或干燥后的管输天然气吹扫，对水露点检测结果没有明显影响。

3 结论与建议

(1) 中国(GB/T 17283-2014)和ISO(ISO 6327：1981)检测水露点标准方法一致，中国、ISO与俄罗斯(GOST 20060-1983)标准最主要的区别是吹扫方式不同，GB/T 17283-2014是采用管输天然气吹扫，GOST 20060-1983是采用干燥后的天然气吹扫。

表5 不同吹扫方式检测水露点含量比对结果Table 5 Comparison of water dew point content with different blowing modes站点代号气源代号检测压力/MPa吹扫方式检测方式水露点检测值/℃第1次第2次第3次平均值自动与手动平均值管道气吹扫与干气吹扫检测结果差值YL站SXSLG4.2干燥天然气吹扫自动0.50.40.20.4手动0.40.40.50.40.4管道天然气吹扫自动0.1-0.4-0.3-0.2手动1.11.11.11.10.50.1YXYL4.3干燥天然气吹扫自动0.60.80.90.8手动1.31.71.81.51.2管道天然气吹扫自动0.60.80.80.7手动2.32.32.22.31.50.3CB4.2干燥天然气吹扫自动-4.9-5.1-4.9-5.0手动-4.7-5.1-5.1-5.0-5.0管道天然气吹扫自动-5.2-5.1-5.2-5.2手动-5.6-5.4-5.3-5.4-5.3-0.3HEGSXEXYL7.5干燥天然气吹扫自动-18.2-18.4-18.0-18.2手动-16.7-16.6-16.5-16.6-17.4管道天然气吹扫自动-18.3-18.9-19.0-18.7手动-16.9-16.8-16.9-16.9-17.8-0.4

(2) 以标准水露点发生器生成的气体为气源，中国常用露点分析仪(Chandler)和俄罗斯常用露点分析仪 BL)检测结果之间以及与标准值之间吻合均很好，绝对差值最大为1.1 ℃。说明在没有其他干扰的情况下，中国常用和俄罗斯常用露点检测水露点的结果均是准确可靠的。

(3) 从中国常用露点分析仪Chandler手动目测、俄罗斯常用露点分析仪BL手动目测和自动检测的比对试验结果看，在没有干扰的情况下，检测结果吻合较好，最大差值不超过2.5 ℃。但在存在干扰(可能是水、醇和烃的干扰)的情况下，Chandler和BL露点分析仪的测量结果相差较大，最大差值达到6.1 ℃。另外，在试验过程中水露点和烃露点也存在相互干扰的影响问题。

(4) 建议相关单位继续加强水露点测定方面的研究，尤其在醇、烃等存在条件下，可能干扰水露点正确测定方面，开展充分的试验和论证。