滑溜水國際標(biāo)準(zhǔn)的培育與思考

敬顯武 付子倚 陳鵬飛 熊穎 向超 蔣銳

摘 要：制定國際標(biāo)準(zhǔn)，既是促進(jìn)國際上技術(shù)領(lǐng)域交流合作的前提，也是消除國際貿(mào)易中技術(shù)壁壘的關(guān)鍵。本文通過分析現(xiàn)有滑溜水國際標(biāo)準(zhǔn)的培育情況，得出以下幾點(diǎn)思考：①隨著頁巖氣開采的快速發(fā)展，中國在頁巖氣壓裂技術(shù)研究上形成許多先進(jìn)成果，是培育國際標(biāo)準(zhǔn)的熱土;②科技創(chuàng)新是標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)化賦能科技進(jìn)一步交流融合與技術(shù)創(chuàng)新;③借助ISOTC193/SC3/WG8的平臺，進(jìn)一步加大國際標(biāo)準(zhǔn)的培育，將中國技術(shù)推向國際。

關(guān)鍵詞：國際標(biāo)準(zhǔn)，滑溜水

0 引 言

北美“頁巖氣革命”成功，使美國由天然氣進(jìn)口大國轉(zhuǎn)變?yōu)槌隹诖髧?，深刻改變了世界天然氣供給格局[1， 2]。以美國為中心的頁巖氣革命影響輻射全球，從歐洲到南美、亞洲，從發(fā)達(dá)國家到新興市場，中國也實(shí)現(xiàn)了對頁巖氣資源的有效開發(fā)，產(chǎn)量持續(xù)快速增長，2022年中國頁巖氣產(chǎn)量已達(dá)240億立方米，已成為世界第二大頁巖氣生產(chǎn)國[3]。與常規(guī)天然氣開發(fā)不同，頁巖氣需進(jìn)行大規(guī)模體積壓裂才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)，體積壓裂技術(shù)是頁巖氣開發(fā)的核心工程技術(shù)之一[4]，滑溜水是體積壓裂技術(shù)的重要組成部分，其性能將直接影響頁巖氣壓裂作業(yè)[5]。近年來，國內(nèi)各大高校及研究機(jī)構(gòu)均研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的降阻劑及滑溜水體系。中國的各大高校及研究機(jī)構(gòu)均開展了大量的研究。

標(biāo)準(zhǔn)化作為企業(yè)治理的重要載體、實(shí)現(xiàn)貿(mào)易全球化的基礎(chǔ)，已成為戰(zhàn)略競爭的制高點(diǎn)。特別是國際標(biāo)準(zhǔn)，深化標(biāo)準(zhǔn)化交流合作，將積極推進(jìn)與共建“一帶一路”國家在標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的對接合作，加強(qiáng)金磚國家、亞太經(jīng)合組織等標(biāo)準(zhǔn)化對話，深化東北亞、亞太、泛美、歐洲、非洲等區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化合作，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)信息共享與服務(wù)，發(fā)展互利共贏的標(biāo)準(zhǔn)化合作伙伴關(guān)系。同時(shí)國際標(biāo)準(zhǔn)化將分享中國標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)驗(yàn)，助力聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，支持發(fā)展中國家提升利用標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的能力。

中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究院（下稱天研院）自2010年以來，打破國外技術(shù)壟斷，使用自主創(chuàng)新的滑溜水產(chǎn)品進(jìn)行頁巖氣開發(fā)，創(chuàng)下了第一口頁巖氣井加砂壓裂等多個(gè)“中國第一”，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)水平和應(yīng)用效果的“雙一流”[6， 7]。為了將中國的先進(jìn)技術(shù)推廣出去，促進(jìn)全球頁巖氣開發(fā)技術(shù)的交流與提升，從2018年開始進(jìn)行《天然氣 上游領(lǐng)域 滑溜水降阻性能測試方法》國際標(biāo)準(zhǔn)培育。經(jīng)過多年研究，ISO7055：2023《天然氣 上游領(lǐng)域 滑溜水降阻性能測試方法》正式獲得ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織批準(zhǔn)，于2023年8月正式發(fā)布。這是頁巖氣領(lǐng)域的首項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)，也是我國在頁巖氣國際標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域取得的重要突破，為我國頁巖氣技術(shù)參與國際市場競爭邁出了關(guān)鍵一步，也證明了天研院長期堅(jiān)持的國際標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展戰(zhàn)略卓有成效。本文將以此為研究案例，對滑溜水的國際標(biāo)準(zhǔn)培育進(jìn)行探討。為世界頁巖氣標(biāo)準(zhǔn)化舞臺積極貢獻(xiàn)中國智慧。

1 標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)機(jī)構(gòu)

1.1 頁巖氣相關(guān)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化組織機(jī)構(gòu)

中國現(xiàn)有的天然氣標(biāo)準(zhǔn)體系按照層級劃分為國家、行業(yè)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，中國天然氣工業(yè)主要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)委員會機(jī)構(gòu)如表1所示?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)體系有效支撐了中國天然氣工業(yè)的發(fā)展需求。2013年國家能源局發(fā)布公告同意成立能源行業(yè)頁巖氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，編號為NEA/TC26，標(biāo)委會秘書處由中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究院承擔(dān)[8]。專業(yè)范圍為頁巖氣勘探、生產(chǎn)、利用等領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)是頁巖氣產(chǎn)業(yè)通用及基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)[9]。

1.2 頁巖氣相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織

國際標(biāo)準(zhǔn)是指國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、國際電工委員會（IEC）和國際電信聯(lián)盟（ITU）制定的標(biāo)準(zhǔn)以及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織確認(rèn)并公布的其他國際組織制定的標(biāo)準(zhǔn)[8]。天然氣相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)主要?dú)w口在ISO，ISO成立于1946年，是一個(gè)全球性的非政府組織，其宗旨是：在全世界促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化及有關(guān)活動的發(fā)展，以便于國際物資交流和服務(wù)，并擴(kuò)大知識、科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的合作。ISO與頁巖氣相關(guān)的技術(shù)委員會見表2。

2 滑溜水國際標(biāo)準(zhǔn)工作分析

2.1 頁巖氣壓裂液標(biāo)準(zhǔn)化工作

許多國家都對頁巖氣壓裂液進(jìn)行了深入研究。美國的API和ISO制定了一系列與頁巖氣壓裂液相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，包括壓裂液成分、性能要求、使用方法等方面的規(guī)范。此外，一些國家還制定了特定的壓裂液環(huán)境影響評估標(biāo)準(zhǔn)，以確保頁巖氣開發(fā)的環(huán)境可持續(xù)性。美國的API（American PetroleumInstitute）和ISO（International Organization forStandardization）在與頁巖氣壓裂液相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制定方面都做出了重要的貢獻(xiàn)[10]。表3、表4是API、ISO制定的涉及頁巖氣壓裂液的部分標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了壓裂液成分、性能測試方法、實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場測試要求等方面，旨在確保壓裂液的安全、高效使用。

2.2 滑溜水標(biāo)準(zhǔn)化工作

滑溜水作為一種常用的頁巖氣壓裂液，受到了全球范圍內(nèi)的關(guān)注。許多國家都開展了與滑溜水相關(guān)的研究。美國是滑溜水研究的先行者，其API標(biāo)準(zhǔn)包含了滑溜水的配方、性能要求和使用方法等方面的規(guī)定。加拿大、中國、澳大利亞等國家也進(jìn)行了滑溜水的研究，但在標(biāo)準(zhǔn)制定方面相對滯后。未來，為了推動滑溜水在全球范圍內(nèi)的安全、高效使用，需要進(jìn)一步加強(qiáng)國際合作，制定統(tǒng)一的滑溜水標(biāo)準(zhǔn)。

天研院自2010年以來，打破國外技術(shù)壟斷，使用自主創(chuàng)新的滑溜水產(chǎn)品進(jìn)行頁巖氣開發(fā)，創(chuàng)下了第一口頁巖氣井加砂壓裂等多個(gè)“中國第一”，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)水平和應(yīng)用效果的“雙一流”。為了將中國的先進(jìn)技術(shù)推廣出去，促進(jìn)全球頁巖氣開發(fā)技術(shù)的交流與提升，天研院依托前期牽頭制定的《頁巖氣 壓裂液 第1部分：滑溜水性能指標(biāo)及評價(jià)方法》《頁巖氣 壓裂液 第2部分 降阻劑性能指標(biāo)及測試方法》兩項(xiàng)能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，開展多次國際交流合作，發(fā)表多篇SCI收錄的高水平論文[11， 12]，提升了國際學(xué)術(shù)影響力。為提升中國在頁巖氣領(lǐng)域的話語權(quán)，促進(jìn)國際合作與發(fā)展，天研院從2018年開始進(jìn)行《天然氣 上游領(lǐng)域 滑溜水降阻性能測試方法》國際標(biāo)準(zhǔn)培育。

3 滑溜水國際標(biāo)準(zhǔn)案例分析

標(biāo)準(zhǔn)是技術(shù)的基石，是對已有技術(shù)的積累與總結(jié)，也是未來創(chuàng)新的啟示，本部分主要以天研院制定的歸口ISO/TC 193的滑溜水標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步探討國際標(biāo)準(zhǔn)培育過程中開展的技術(shù)研發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)培育以及創(chuàng)新融合。本節(jié)以《天然氣 上游領(lǐng)域 滑溜水降阻性能測試方法》（ISO 7055：待發(fā)布）為例，分析滑溜水國際標(biāo)準(zhǔn)制定的要點(diǎn)，探討如何進(jìn)行國際標(biāo)準(zhǔn)培育，以及國際標(biāo)準(zhǔn)如何賦能產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)創(chuàng)新。

3.1 制定標(biāo)準(zhǔn)的必要性

目前國際上對滑溜水降阻性能還沒有相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，這種情況不利于評價(jià)滑溜水的降阻性能好壞，也不利于頁巖氣領(lǐng)域的國際合作，將我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為國際標(biāo)準(zhǔn)，為國際滑溜水降阻性能評價(jià)提供標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，將促進(jìn)國際社會在頁巖氣勘探開發(fā)利用中的技術(shù)合作、技術(shù)輸出以及技術(shù)引進(jìn)，可提高從事頁巖氣勘探開發(fā)的企業(yè)效率。也將提升我國在儲層改造液體評價(jià)技術(shù)的主導(dǎo)地位和話語權(quán)，同時(shí)維護(hù)保障國家經(jīng)濟(jì)權(quán)益。圖1是中國能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 14003.1-2015，作為國際標(biāo)準(zhǔn)培育的基石，該標(biāo)準(zhǔn)自2015年發(fā)布以來，在頁巖氣壓裂液領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，有效推廣，為國際標(biāo)準(zhǔn)打下了基礎(chǔ)。

3.2 先進(jìn)性

自2010年以來，中國開始使用滑溜水進(jìn)行頁巖氣體積壓裂施工和滑溜水性能評價(jià)方法研究，天研院在國際上首次提出有效管徑改進(jìn)模型，通過該模型的研究，解決了實(shí)驗(yàn)室不能有效評價(jià)降阻性能的技術(shù)瓶頸。該成果《Predictionof Field Drag Reduction by a Modified Practical PipeDiameter Model》已經(jīng)發(fā)表在《Chemical Engineeringand Technology》（2018， 41， No. 7， 1417–1424），并被SCI檢索[13]。采用有效管徑改進(jìn)模型在實(shí)驗(yàn)室建立了降阻性能評價(jià)裝置，制定了能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 14003.1-2015《頁巖氣 壓裂液 第1部分：滑溜水性能指標(biāo)及評價(jià)方法》。

ISO/TC193/SC3/WG8“slick water”多次召開國際工作組會，與英國、德國、法國、俄羅斯等國際同行反復(fù)溝通，達(dá)成合意。該標(biāo)準(zhǔn)在國際上首次建立了滑溜水降阻性能評價(jià)方法，將在頁巖氣壓裂設(shè)計(jì)、滑溜水評價(jià)與研發(fā)等方面發(fā)揮重要作用，為保障頁巖氣壓裂入井液體質(zhì)量提供了有效的技術(shù)控制手段，標(biāo)準(zhǔn)各項(xiàng)指標(biāo)均完全符合ISO相關(guān)要求，技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)，因此，最終沒有爭議地跳過FDIS稿直接進(jìn)入出版階段。圖2為ISO 7055：2023《天然氣 上游領(lǐng)域 滑溜水降阻性能測試方法》封面及目錄。

3.3 對產(chǎn)業(yè)的促進(jìn)作用

能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 14003.1-2015《頁巖氣 壓裂液 第1部分：滑溜水性能指標(biāo)及評價(jià)方法》，該標(biāo)準(zhǔn)被國家能源局油氣司用于制定頁巖氣開發(fā)及監(jiān)管政策，為頁巖氣開發(fā)管理工作提供了技術(shù)依據(jù)和有力支撐，同時(shí)還被石油工程專業(yè)本科教材《采油工程》、碩士研究生教材《油氣增產(chǎn)與技術(shù)案例》采用；該標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)被中國石化、延長石油、殼牌和哈里伯頓等石油公司采用，支撐了長寧—威遠(yuǎn)、涪陵礁石壩、延安陸相頁巖氣等一系列國家級頁巖氣示范區(qū)的建設(shè)，也有效支撐了四川盆地瀘州、渝西等區(qū)塊頁巖氣的開發(fā)，2014年至2019年12月，累計(jì)新增頁巖氣產(chǎn)量478.3億立方米。

4 滑溜水國際標(biāo)準(zhǔn)化工作思考

4.1 已開展工作對國際標(biāo)準(zhǔn)的培育作用

國際標(biāo)準(zhǔn)的順利培育離不開前期開展的多項(xiàng)科技項(xiàng)目攻關(guān)，如圖3所示，天研院參與了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃（973計(jì)劃），主持了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃NQI項(xiàng)目、全國天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會標(biāo)準(zhǔn)研究項(xiàng)目、西南油氣田博士后進(jìn)站科研項(xiàng)目等多項(xiàng)科技項(xiàng)目，并基于科技創(chuàng)新成果獲得中國石油集團(tuán)公司專利銀獎，進(jìn)一步彰顯了標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核的技術(shù)實(shí)力。

國際標(biāo)準(zhǔn)的培育既需要注重技術(shù)實(shí)力也需要國際合作交流。在ISO TC193年會上進(jìn)行新提案宣講以及與美國斯倫貝謝公司開展交流討論，將標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)與世界同行交流探討，共同推進(jìn)了國際標(biāo)準(zhǔn)的培育進(jìn)展，讓國際標(biāo)準(zhǔn)的知名度以及受眾大大提升，將促進(jìn)國際標(biāo)準(zhǔn)的采用率與認(rèn)可度（如圖4所示）。

4.2 下一步發(fā)展方向

為了更好地服務(wù)于產(chǎn)業(yè)和引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新，滑溜水國際標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展應(yīng)關(guān)注以下幾個(gè)方面。

（1）加強(qiáng)國際合作和信息共享，促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的全球統(tǒng)一。各國應(yīng)加強(qiáng)溝通與協(xié)作，共同制定全球范圍內(nèi)適用的滑溜水標(biāo)準(zhǔn)，以降低操作風(fēng)險(xiǎn)、提高生產(chǎn)效率。

（2）標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與技術(shù)創(chuàng)新保持同步。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，滑溜水的配方和性能可能會發(fā)生變化，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)及時(shí)修訂，以適應(yīng)新技術(shù)和新材料的引入。

（3）標(biāo)準(zhǔn)制定應(yīng)考慮環(huán)境可持續(xù)性和社會責(zé)任。在滑溜水的選擇和使用過程中，應(yīng)考慮其對環(huán)境的潛在影響，并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，以確保頁巖氣開發(fā)在環(huán)境友好和社會可持續(xù)的前提下進(jìn)行。

綜上，滑溜水國際標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展需要各國合作、技術(shù)創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展的考量。通過國際標(biāo)準(zhǔn)的制定和落實(shí)，將為全球頁巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供更加穩(wěn)定和可持續(xù)的基礎(chǔ)。

5 結(jié) 論

（1）隨著頁巖氣開采的快速發(fā)展，中國在頁巖氣壓裂技術(shù)研究上形成許多先進(jìn)成果，國內(nèi)外現(xiàn)有多個(gè)對口頁巖氣的標(biāo)準(zhǔn)化組織，有助于滑溜水國際標(biāo)準(zhǔn)的培育。

（2）通過分析天然氣研究院滑溜水的國際標(biāo)準(zhǔn)化案例得到啟示，科技創(chuàng)新是標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)化賦能科技進(jìn)一步促進(jìn)交流引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)，在科技創(chuàng)新的熱土孵化國際標(biāo)準(zhǔn)是順勢而行也是時(shí)代所需。

（3）應(yīng)當(dāng)借助ISO TC193/SC3/WG8的國際標(biāo)準(zhǔn)平臺，進(jìn)一步加大國際標(biāo)準(zhǔn)的培育，將中國技術(shù)推向國際，讓標(biāo)準(zhǔn)賦能產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)創(chuàng)新。

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