TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 10955-1:2015
HƯỚNG DẪN ĐO DẦU MỎ - ĐO HYDROCACBON LỎNG - PHẦN 1: ĐỒNG HỒ THỂ TÍCH
Guidelines for petroleum measurement - Measurement of liquid hydrocacbon - Part 1: Displacement meters
TCVN 10955-1:2015 được xây dựng trên cơ sở tham khảo API 5.2:2005 Manual of petroleum measurement standard - Chapter 5: Metering - Section 2: Measurement of liquid hydrocarbons by displacement meters
TCVN 10955-1:2015 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 30 Đo lưu lượng lưu chất trong ống dẫn kín biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
HƯỚNG DẪN ĐO DẦU MỎ - ĐO HYDROCACBON LỎNG - PHẦN 1: ĐỒNG HỒ THỂ TÍCH
Guidelines for petroleum measurement - Measurement of liquid hydrocacbon - Part 1: Displacement meters
1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định các tính năng của đồng hồ thể tích đo hydrocacbon lỏng.
Tiêu chuẩn này không áp dụng cho chất lỏng hai pha.
2. Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).
API Chapter 4 Manual of petroleum measurement standard - Chapter 4: Proving system (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Chương 4: Hệ thống kiểm chứng).
API Chapter 12: Manual of petroleum measurement standard - Calculation of petroleum quantities(Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Tính toán đại lượng đo).
3. Tính năng của đồng hồ
Tính năng của đồng hồ được xác định bằng cách xem xét hệ thống được tạo ra hoặc có thể thực hiện các phép đo chính xác như thế nào. Xem API 5.1 để biết thêm chi tiết.
3.1. Phương pháp điều chỉnh số đọc đồng hồ
Sử dụng một trong hai phương pháp điều chỉnh đồng hồ sau đây phụ thuộc vào ứng dụng của đồng hồ và điều kiện vận hành dự kiến.
3.1.1. Phương pháp điều chỉnh trực tiếp số đọc
Số đọc được điều chỉnh cho đến khi sự thay đổi giá trị đọc đồng hồ kiểm chứng bằng hoặc gần bằng thể tích đo được trên ống chuẩn. Sau đó đồng hồ được niêm phong để ngăn chặn điều chỉnh trái phép. Đồng hồ đã điều chỉnh được lắp nhiều nhất trên các xe bồn, nơi cần hiển thị số đọc trực tiếp mà không cần phải áp dụng hiệu chính toán học. Đồng hồ đã hiệu chỉnh hoặc đồng hồ đọc trực tiếp chỉ hiệu chính với chất lỏng và điều kiện dòng được thử nghiệm.
3.1.2. Tính hệ số đồng hồ
Không điều chỉnh số đọc đồng hồ mà tính hệ số đồng hồ. Hệ số đồng hồ thu được bằng cách chia thể tích thực của chất lỏng đi qua đồng hồ kiểm chứng cho số đọc thể tích chỉ thị của đồng hồ. Sau đó, thể tích thực qua đồng hồ hoặc thể tích đo được xác định bằng cách nhân thể tích chỉ thịcủa đồng hồ với hệ số đồng hồ (xem API Chương 4 và API 12.2).
Khi không yêu cầu số đọc trực tiếp thì ưu tiên sử dụng hệ số đồng hồ vì những lý do như sau:
a) Sẽ rất khó hoặc gần như không thể điều chỉnh cơ cấu hiệu chuẩn đồng hồ với cùng độ phân giải đạt được như khi xác định hệ số đồng hồ.
b) Điều chỉnh thường đòi hỏi kiểm chứng lại một hoặc nhiều lần để khẳng định độ chính xác của việcđiều chỉnh.
c) Trong các ứng dụng khi đồng hồ được sử dụng với các chất lỏng khác nhau hoặc dưới một số cài đặt điều kiện vận hành khác nhau thì một hệ số đồng hồ khác có thể được xác định cho từng chất lỏng và cho từng cài đặt điều kiện vận hành.
Đối với hầu hết các đường ống, kho cảng trong vận tải đường biển, đồng hồ được điều chỉnh ban đầu được hiệu chính ở điều kiện trung bình và các cơ cấu được niêm phong tại thiết lập này. Hệ số đồng hồ sau đó được xác định cho từng loại chất lỏng dầu mỏ và cho từng điều kiện vận hành mà tại đó đồng hồ được sử dụng. Như vậy, phương pháp này cung cấp sự linh hoạt và duy trì độ chính xác cao nhất.
3.2. Các nguyên nhân thay đổi hệ số đồng hồ
Có nhiều yếu tố có thể làm thay đổi tính năng của đồng hồ thể tích, chẳng hạn như: sự xâm nhập củacác vật thể lạ vào đồng hồ, chỉ có thể được khắc phục bằng cách loại bỏ các nguyên nhân gây ra. Các yếu tố khác phụ thuộc vào tính chất của các chất lỏng được đo; những yếu tố này phải được loại bỏ bằng cách thiết kế và vận hành hệ thống đo đúng cách.
Các thay đổi có ảnh hưởng lớn nhất đến hệ số đồng hồ là lưu lượng, độ nhớt, nhiệt độ và vật thể lạ (ví dụ paraffin trong chất lỏng). Nếu một đồng hồ đã được kiểm chứng và vận hành với các chất lỏng có tính chất giống nhau, dưới các điều kiện tương tự như giao nhận thì có thể đạt được độ chính xác cao nhất. Nếu có thay đổi của một hoặc nhiều tính chất chất lỏng hoặc trong các điều kiện vận hành giữa các chu kỳ kiểm chứng và vận hành, thì có thể làm thay hệ số đồng hồ và hệ số đồng hồ mới phải được xác định.
3.2.1. Sự thay đổi lưu lượng
Hệ số đồng hồ thay đổi theo lưu lượng, ở lưu lượng nhỏ nhất của phạm vi lưu lượng, đường cong hệ số đồng hồ có thể trở nên kém tin cậy và ít ổn định hơn so với lưu lượng trung bình và lưu lượng cao. Nếu đã có đồ thị của hệ số đồng hồ so với lưu lượng được xây dựng cho các điều kiện hoạt động khác nhau, thì có thể lựa chọn được một hệ số đồng hồ từ đường cong đồ thị đó. Tuy nhiên, nếu một hệ thống kiểm chứng được lắp đặt cố định, thì nên kiểm chứng lại đồng hồ và áp dụng các giá trị được xác định bởi quá trình kiểm chứng lại. Nếu một sự thay đổi trong lưu lượng tổng xảy ra trên một dãy hai, ba hoặc nhiều hơn các đồng hồ thể tích lắp song song, quy trình thông thường để tránh sự vượt qua phạm vi trên hoặc dưới cho phép của từng đồng hồ riêng lẻ là thay đổi số lượng đồng hồ sử dụng, do đó phân phối lưu lượng tổng cho số lượng thích hợp các đồng thể tích song song.
3.2.2. Thay đổi độ nhớt
Hệ số đồng hồ của đồng hồ thể tích bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi độ nhớt, đó là kết quả của sự biến đổi “chảy lọt”. “Chảy lọt” là một thuật ngữ dùng để mô tả lưu lượng nhỏ qua các khe hở đồng hồ mà không thông qua buồng đo. Hệ số của đồng hồ chỉ tính được cho lưu lượng chảy lọt khi lưu lượng chảy lọt là không đổi. Độ nhớt có thể thay đổi theo kết quả của việc thay đổi chất lỏng được đo hoặc theo kết quả của thay đổi nhiệt độ mà không có bất kỳ thay đổi nào trong chất lỏng. Vì vậy rất quan trọng để đưa vào tính toán các thông số đã thay đổi trước khi lựa chọn hệ số đồng hồ từ đồ thị của hệ số đồng hồ so với độ nhớt. Nên kiểm chứng lại đồng hồ nếu chất lỏng thay đổi hoặc nếu xảy ra sự thay đổi đáng kể độ nhớt.
3.3. Thay đổi nhiệt độ
Ngoài việc ảnh hưởng của độ nhớt của chất lỏng, những thay đổi về nhiệt độ của chất lỏng còn có ảnh hưởng quan trọng khác lên tính năng của đồng hồ, như phản ánh lên hệ số đồng hồ. Ví dụ, thể tích dịch chuyển bởi một chu kỳ chuyển động của buồng đo bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Các khe hở cơ khí của đồng hồ thể tích cũng có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Nhiệt độ cao có thể làm bốc hơi một phần chất lỏng, gây ra dòng chảy hai pha, làm suy giảm nghiêm trọng tính năng đo lường.
Cả cơ cấu bù nhiệt độ tự động hoặc số hiệu chính nhiệt độ được tính dựa trên nhiệt độ trung bình giao nhận, có thể được sử dụng để hiệu chính thể tích chỉ thị đến thể tích tại nhiệt độ cơ sở hoặc nhiệt độ quy chiếu.
3.4. Thay đổi áp suất
Nếu áp suất của một chất lỏng khi được đo thay đổi so với áp suất khi kiểm chứng, thể tích tương đối của chất lỏng thay đổi do tính nén chất lỏng. Khả năng làm tăng sai số tỉ lệ với độ lớn của sự khác nhau giữa điều kiện kiểm chứng và điều kiện vận hành. Để độ chính xác cao nhất, đồng hồ phải được kiểm chứng tại các điều kiện vận hành (xem API Chương 4 và API Chương 12).
Các kích thước vật lý của buồng đo trong đồng hồ cũng sẽ thay đổi theo kết quả của những thay đổi trong việc dãn nở vỏ với thay đổi áp suất. Việc sử dụng đồng hồ hai vỏ (double-case meter) có thể ngăn chặn điều này xảy ra.
Hiệu chính thể tích do ảnh hưởng của áp suất lên chất lỏng có áp suất hơi lớn hơn áp suất khí quyển được tham chiếu đến áp suất hơi bão hòa của chất lỏng ở nhiệt độ tiêu chuẩn 15 oC hoặc 20 oC, hơn là về áp suất khí quyển, đó là các mốc tham chiếu điển hình cho chất lỏng có áp suất hơi tại nhiệt độ đo thấp hơn áp suất khí quyển. Cả thể tích của chất lỏng trong ống chuẩn và số chỉ thể tích đo được được hiệu chính từ áp suất đo về thể tích tương ứng tại áp suất hơi bão hòa ở 15 oC hoặc 20 oC. Đây là phép tính hai bước liên quan đến việc hiệu chính cả thể tích đo về thể tích tương ứng tại áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ đo. Các thể tích này sau đó được hiệu chính về thể tích tương đương tại áp suất hơi bão hòa ở 15 oC hoặc 20 oC. Chi tiết về phép tính này được trình bày trong API 12.2.
3.5. Đặc tính làm sạch và bôi trơn của chất lỏng
Các bề mặt ổ trục trong đồng hồ thể tích thường được bôi trơn bằng dòng chất lỏng. Khi dòng chất lỏng chứa các vật liệu mài mòn lắng đọng (ví dụ dầu thô cát), và/hoặc có tính chất bôi trơn kém (ví dụ như khí thiên nhiên lỏng) thì đồng hồ thể tích thông thường sẽ bị mòn nhanh chóng, thường dẫn đến sự thay đổi hệ số đồng hồ và sửa chữa đồng hồ thường xuyên.
3.6. Cặn/lớp phủ
Cặn phủ lên mặt trong của một đồng hồ thể tích, chẳng hạn như paraffin trong hydrocacbon, có thể làm thay đổi các hệ số đồng hồ theo hai trường hợp sau. Đầu tiên, lớp phủ cặn có thể làm giảm khe đồng hồ, do đó làm giảm “chảy lọt” qua các khe hở. Thứ hai, một lớp phủ lên bề mặt các buồng đo sẽ làm giảm thể tích, làm giảm “thể tích mỗi vòng quay” của đồng hồ. Trên hầu hết các đồng hồ thể tích, độ dày của lớp phủ này được giới hạn, do tất cả các bề mặt của buồng đo đều bị quét qua trong quá trình vận hành. Cả hai trường hợp trên đều giảm hệ số của đồng hồ thể tích.
3.7. Thay đổi momen tải
Khi mô men tải cần thiết để xoay đồng hồ và phụ kiện gắn cùng đồng hồ thay đổi đáng kể, hệ số đồng hồ có thể bị ảnh hưởng. Việc tăng mô men tải làm tăng chênh lệch áp suất trên đồng hồ và các khe hở của đồng hồ có thể làm tăng hệ số “chảy lọt” qua các khe hở. Điều này sẽ làm tăng hệ số đồng hồ.
238. Áp suất ngược đồng hồ
Nếu có thể, cần kiểm soát áp suất ngược để tránh chất lỏng hóa hơi trước hoặc trong đồng hồ. Ví dụ, điều này có thể xảy ra đối với đồng hồ khi áp suất ngược là cột áp của bể. Khi mức của bể quá thấp, có thể không đủ áp suất ngược tại đồng hồ để tránh chất lỏng chớp sáng.
THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] API Chapter 5: Manual of petroleum measurement standard - Metering (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Đo).
[2] API Chapter 7: Manual of petroleum measurement standard - Temperature determination (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Xác định nhiệt độ).
[3] API Chapter 8: Manual of petroleum measurement standard - Sampling (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Lấy mẫu).
[4] API Chapter 11: Manual of petroleum measurement standard - Physical properties data (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Dữ liệu tính chất vật lý).
[5] API Chapter 13: Manual of petroleum measurement standard - Statistical aspects of measuring and sampling (Tiêu chuẩn hướng dẫn đo dầu mỏ - Khía cạnh thống kê của đo và lấy mẫu).