TCVN 13781:2023 quy định các phương pháp xác định năng lượng của khí thiên nhiên

Khí tự nhiên không chỉ đóng vai trò quan trọng trong hệ thống năng lượng hiện đại mà còn là chìa khóa cho tương lai năng lượng sạch. Sự phát triển không ngừng của công nghệ khai thác và chế biến, cùng với cam kết mạnh mẽ về bảo vệ môi trường và phát triển bền vững, sẽ tiếp tục định hình vai trò của khí tự nhiên trong nền kinh tế năng lượng toàn cầu.

Quy trình từ khai thác đến cung cấp khí thiên nhiên cho người tiêu dùng đảm bảo rằng khí được xử lý và vận chuyển một cách an toàn và hiệu quả, giữ cho khí ở trạng thái sạch và tinh khiết nhất có thể, đồng thời giảm thiểu tác động môi trường và tối ưu hóa chi phí.

Mặc dù các nhà địa chất, sử dụng công nghệ tinh vi giúp xác định vị trí tiềm năng của khí tự nhiên. Vì vậy họ biết nơi khoan giếng lấy khí. Tuy nhiên, do sự phức tạp của việc định vị khí tự nhiên bị mắc kẹt ở độ sâu nhiều mét, và đôi khi hàng km, dưới bề mặt. Quá trình thăm dò, khai thác khí tự nhiên không phải lúc nào cũng thành công.

Do đó, để giúp xác định được năng lượng khí thiên nhiên bằng phép đo hoặc tính toán kỹ thuật Bộ Khoa học và Công nghệ đã ban hành Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13781:2023 nhằm quy định các phương pháp xác định năng lượng của khí thiên nhiên. Tiêu chuẩn này do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC193 Sản phẩm khí biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị.

Theo đó, Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13781:2023 cung cấp các phương pháp để xác định năng lượng của khí thiên nhiên bằng phép đo hoặc bằng tính toán, đồng thời mô tả các kỹ thuật và biện pháp liên quan cần thực hiện. Việc tính toán nhiệt năng dựa trên phép đo đại lượng riêng biệt, theo khối lượng hoặc theo thể tích, của khí được truyền và nhiệt trị tính được hoặc đo được. Tiêu chuẩn này cũng đưa ra các phương pháp chung để tính toán độ không đảm bảo.

Tiêu chuẩn này chỉ mô tả các hệ thống hiện đang được sử dụng. Việc sử dụng các hệ thống này trong giao dịch thương mại hoặc giao dịch chính thức có thể yêu cầu sự chấp thuận của các cơ quan có thẩm quyền quốc gia và cần phải tuân thủ các quy định pháp luật. 

Tiêu chuẩn này áp dụng cho trạm đo khí bất kỳ từ truyền tải nội địa đến truyền tải áp suất cao quy mô lớn. Cũng có thể sử dụng các kỹ thuật mới, miễn là hiệu quả đã được chứng minh là tương đương hoặc tốt hơn các kỹ thuật được đề cập trong tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13781:2023 cũng quy định nguyên tắc chung để xác định năng lượng của khí thiên nhiên như sau: Phần năng lượng, E, chứa trong một lượng khí nhất định, Q, được tính bằng phép nhân nhiệt trị, H, với lượng khí tương ứng.

Thông thường, lượng khí được biểu thị bằng thể tích và nhiệt trị trên cơ sở thể tích. Để đạt được các phép xác định chính xác về năng lượng, điều cần thiết là cả thể tích khí và nhiệt trị phải ở cùng điều kiện quy chiếu. Việc xác định năng lượng dựa trên sự tích lũy theo thời gian của các kết quả tính toán từ các bộ các nhiệt trị liên tiếp và các giá trị lưu lượng đồng thời hoặc dựa trên phép nhân của tổng thể tích và nhiệt trị đại diện (được ấn định) cho khoảng thời gian đó.

Đặc biệt là trong các tình huống có các nhiệt trị khác nhau và khi lưu lượng được xác định tại vị trí khác với vị trí đo nhiệt trị (đại diện), thì ảnh hưởng đến độ chính xác do chênh lệch về thời gian giữa việc xác định lưu lượng và nhiệt trị phải được xem xét.

Thể tích khí có thể được đo và báo cáo là thể tích trong các điều kiện quy chiếu tiêu chuẩn theo khuyến nghị của ISO hoặc được đo trong một số điều kiện khác và được chuyển đổi thành thể tích tương đương trong các điều kiện quy chiếu tiêu chuẩn theo khuyến nghị của ISO, sử dụng phương pháp chuyển đổi thể tích thích hợp.

Phương pháp chuyển đổi thể tích được sử dụng tại một trạm đo thể tích khí cụ thể có thể yêu cầu dữ liệu chất lượng khí được xác định tại các địa điểm khác. Đối với mục đích của tiêu chuẩn này, nên sử dụng các điều kiện quy chiếu tiêu chuẩn theo khuyến nghị của ISO là 288,15 K và 101,325 kPa, như quy định trong TCVN 12548 (ISO 13443). Nhiệt trị có thể được đo tại trạm đo khí hoặc tại một số điểm đại diện khác và được giao cho trạm đo khí. Cũng có thể biểu thị lượng khí và nhiệt trị tính theo khối lượng.

Nguyên tắc chung của việc xác định năng lượng này được mở rộng trong Điều 10 tại Tiêu chuẩn này đối với các trường hợp khi lượng khí được tính theo thể tích hoặc theo khối lượng.

Để tính được lượng năng lượng của khí đi qua trạm đo khí trong một khoảng thời gian, áp dụng các phương pháp xác định năng lượng từ Điều 7 đến Điều 10. Các phương pháp này liên quan đến sự tích hợp trong khoảng thời gian; sự tích hợp đó có thể là của dòng năng lượng, hoặc lưu lượng khí theo thời gian để thu được lượng khí, sau đó nhân với nhiệt trị đại diện. Phương thức tích hợp có thể phụ thuộc vào các thỏa thuận hợp đồng hoặc theo quy định hiện hành.

Cũng theo quy định của Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13781:2023, việc đo thể tích khí, hệ thống đo lưu lượng thể tích của trạm đo khí thiên nhiên bao gồm một hoặc nhiều đồng hồ. Thông thường, đồng hồ đo lưu lượng thể tích khí trong điều kiện hoạt động thực tế. Có các tiêu chuẩn cho đồng hồ đo tấm lỗ [TCVN 8113-1 (ISO 5167-1)] và đồng hồ tuabin [TCVN 8115 (ISO 9951)].

Việc lựa chọn hệ thống đo lưu lượng cho một ứng dụng cụ thể phụ thuộc ít nhất vào những điều sau: Điều kiện của dòng chảy; dải đo lưu lượng; điều kiện vận hành, đặc biệt là áp suất vận hành; tổn thất áp suất có thể chấp nhận được; độ chính xác cần thiết. Đối với phép đo lưu lượng thể tích khí thiên nhiên, các thiết bị chủ yếu được sử dụng ở các điểm giao nhận từ 1 đến 6 được nêu trong Tiêu chuẩn này.