TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 12546:2025
ISO 10715:2022
KHÍ THIÊN NHIÊN - LẤY MẪU KHÍ
Natural gas - Gas sampling
Lời nói đầu
TCVN 12546:2025 thay thế cho TCVN 12546:2019.
TCVN 12546:2025 hoàn toàn tương đương với ISO 10715:2022.
TCVN 12546:2025 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 193 Sản phẩm khí biên soạn, Viện
Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia thẩm
định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Lời giới thiệu
Thành phần, chất lượng và tính chất của khí thiên nhiên khác nhau tùy theo nguồn, mức độ xử lý, pha
trộn tự nhiên tại các điểm kết nối, cơ sở tồn chứa, trạm pha trộn, nhu cầu biến động đối với một số
dẫn xuất của nó như LPG (khí dầu mỏ hóa lỏng), và nhu cầu vận chuyển khí khác thường và khí tái
tạo trong cùng một mạng lưới ngày càng tăng, v.v.
Những thay đổi xảy ra đều được theo dõi và kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo an toàn cho cộng đồng
cũng như nhân viên vận hành, nhà máy, thiết bị và cơ sở hạ tầng khí đốt nói chung. Ngoài ra, về mặt
thương mại, hàm lượng năng lượng của khí khác nhau với những biến thể này và được giám sát rất
chính xác cho mục đích thanh toán và tài chính vì liên quan đến số tiền rất lớn.
Các biến thể xảy ra có thể được nhóm lại một cách tốt nhất theo thuật ngữ chung “Chất lượng khí” mà
sau này được gọi là GQ trong tiêu chuẩn này.
Để giám sát và kiểm soát GQ, các mẫu được lấy ở nhiều giai đoạn khác nhau trong suốt quá trình
thực hiện và được phân tích. Các mẫu như vậy được lấy theo nhiều thông số quy trình khác nhau với
nhu cầu luôn đảm bảo rằng bất kỳ khí nào được phân tích sau đó cho mục đích giám sát đó thực sự
đại diện cho lượng sản phẩm lớn.
Các phương pháp đo GQ được quy định rõ ràng trong nhiều tiêu chuẩn ISO cũng như các phương
tiện hiệu chuẩn các thiết bị dụng cụ đo đó, tuy nhiên tất cả các phép đo và hiệu chuẩn đó đều vô ích
nếu các mẫu được sử dụng để thực hiện các phép đo đó không mang tính đại diện.
Tiêu chuẩn này cung cấp các phương tiện để đảm bảo hệ thống lấy mẫu và quá trình lấy mẫu được
thiết kế, định vị, lắp đặt, vận hành và bảo trì sao cho các mẫu thu được đại diện cho lượng sản phẩm
lớn mà chúng được quy cho. Tiêu chuẩn này cũng quy định thông tin toàn diện về cách thức mà các
mẫu có thể bị nhiễm bẩn, thay đổi, biến đổi hoặc phân hủy cũng như các phương pháp, phương tiện
và quy trình để đảm bảo rằng mẫu vẫn mang tính đại điện tử khi bắt đầu quá trình lấy mẫu cho đến
thời điểm mẫu được đưa đến thiết bị phân tích.
KHÍ THIÊN NHIÊN - LẤY MẪU KHÍ
Natural gas - Gas sampling
CẢNH BÁO: Các khía cạnh chất lượng chung của khí thiên nhiên được trình bày chi tiết trong
TCVN 12049 (ISO 13686)[1]. Tuy nhiên, có thể tiêu chuẩn không bao gồm tất cả các cấu tử vết
ngày càng cần thiết phải giám sát vì nhiều lý do.
1 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định các phương tiện để đảm bảo rằng các mẫu khí thiên nhiên và các chất thay
thế khí thiên nhiên được đưa vào mạng lưới vận chuyển và phân phối phải đại diện cho khối lượng
mà chúng được phân bổ.
CHÚ THÍCH: Để đảm bảo rằng một loại khí cụ thể được xem xét trong tiêu chuẩn, xem Phụ lục A.
Tiêu chuẩn này áp dụng để lấy mẫu tại các hiện trường và địa điểm nơi đo lường và giám sát các tiêu
chí về khả năng thay thế, hàm lượng năng lượng và điều kiện đầu vào mạng lưới và đặc biệt có liên
quan tại các trạm đo lường trong giao nhận thương mại và xuyên biên giới. Nó đóng vai trò là nguồn
quan trọng cho các ứng dụng kiểm soát trong xử lý khí thiên nhiên và đo lường các thành phần vết.
Tiêu chuẩn này chỉ áp dụng cho việc lấy mẫu khí khô tự nhiên (một pha - điển hình là khí đi qua
đường ống dẫn khí thiên nhiên). Đôi khi, dòng khí thiên nhiên có thể chứa các hydrocacbon lỏng. Việc
cố gắng lấy mẫu dòng khí thiên nhiên ướt sẽ dẫn đến khả năng có thêm độ không đảm bảo không xác
định trong phân tích thành phần dòng chảy thu được. Việc lấy mẫu dòng khí ướt (hai hoặc ba pha)
nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.
Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các vấn đề an toàn liên quan đến việc lấy mẫu khí.
2 Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết khi áp dụng tiêu chuẩn. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm
công bố thì áp dụng 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 bản sửa đổi, (nếu có).
ISO 14532, Natural gas - Vocabulary (Khí thiên nhiên - Từ vựng)
3 Thuật ngữ, định nghĩa
Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ, định nghĩa sau:
3.1
Hấp thụ (absorption)
Sự tách của một hoặc nhiều cấu tử từ hỗn hợp các khí khi tiếp xúc với chất lỏng.
CHÚ THÍCH 1: Quá trình đồng hóa hoặc tách gây ra (hoặc được tạo ra bởi) sự thay đổi lý học hoặc
hóa học, hoặc cả hai, trong vật liệu hấp thụ.
CHÚ THÍCH 2: Các cấu tử khí được giữ lại bởi tác động mao dẫn, thẩm thấu, hóa học hoặc dung môi.
VÍ DỤ: Loại nước khỏi khí thiên nhiên sử dụng glycol.
[NGUỒN: ISO 14532:2014, 2.2.2.6]
3.2
Hấp phụ (adsorption)
Sự lưu giữ, bởi các lực vật lý hoặc hóa học của các phân tử khí, các chất hòa tan hoặc các chất lỏng
bởi bề mặt của các chất rắn hoặc chất lỏng mà chúng tiếp xúc.
CHÚ THÍCH 1: Ví dụ, sự giữ lại metan bằng cacbon.
[NGUỒN: ISO 14532:2014, 2.2.2.7]
3.3
Tạp chất (contaminant)
Thành phần ở mức rất thấp, chẳng hạn như các hạt, glycol, dầu máy nén, v.v., được cho là có tính
xâm nhập và không phải là một phần của khí cần lấy mẫu.
CHÚ THÍCH 1: Các tạp chất như vậy thường gây hại cho thiết bị phân tích và nếu chúng xâm nhập
vào quá trình lấy mẫu, chúng cần được loại bỏ khỏi mẫu trước khi đưa vào máy phân tích. Tuy nhiên,
sau khi các tạp chất xâm nhập vào quá trình lấy mẫu, chúng tiếp tục ảnh hưởng đến bất kỳ mẫu nào
tiếp xúc với chúng. Theo thời gian, sự tích tụ tạp chất trong hệ thống lấy mẫu có thể ảnh hưởng sâu
sắc đến mẫu đến mức mẫu không còn đại diện cho khối lượng nữa.
CHÚ THÍCH 2: Không được nhầm lẫn tạp chất với các thành phần vết vốn có trong khí cần lấy mẫu.
3.4
Giải hấp (desorption)
Sự loại bỏ chất bị hấp thu bằng quá trình ngược của hấp thụ hoặc hấp phụ.
CHÚ THÍCH 1: Ví dụ, từ dung dịch trong pha lỏng.
[NGUỒN: ISO 14532:2014, 2.2.2.8]
3.5
Lấy mẫu trực tiếp (direct sampling)
Lấy mẫu trong các tình huống có kết nối trực tiếp giữa khí thiên nhiên được lấy mẫu và thiết bị phân
tích.
3.6
Xylanh piston nổi (floating-piston cylinder)
Bình chứa có một piston di chuyển để ngăn cách mẫu và khí đệm. Áp lực được cân bằng ở cả hai
phía của piston.
3.7
Hiệu ứng hấp thu khí (gas sorption effect)
Quá trình vật lý trong đó một số khí được hấp phụ vào hoặc tách khỏi bề mặt của chất rắn mà không
có sự biến đổi của các phân tử.
CHÚ THÍCH 1: Lực hấp dẫn giữa một số khí và chất rắn hoàn toàn là vật lý và phụ thuộc vào bản chất
của vật liệu tham gia. Khí thiên nhiên có thể chứa một số cấu tử thể hiện hiệu ứng hấp phụ mạnh.
Cần đặc biệt cẩn thận khi xác định nồng độ vết như hydrocacbon nặng, nước, hợp chất lưu huỳnh,
thủy ngân và hydro.
[NGUỒN: ISO 14532:2014, 2.3.4.6]
3.8
Khí thiên nhiên áp suất cao (high-pressure natural gas)
Khí thiên nhiên với áp suất vượt quá 0,2 MPa.
3.9
Điểm sương của hydrocacbon (hydrocacbon dew point)
Nhiệt độ mà tại đó hơi hydrocacbon bắt đầu ngưng tụ, ở áp suất nhất định.
3.10
Thiết bị lấy mẫu gộp (incremental sampler)
Thiết bị lấy mẫu tích tụ một loạt các mẫu điểm vào một mẫu gộp.
3.11
Lấy mẫu gián tiếp (indirect sampling)
Lấy mẫu trong các tình huống không có kết nối trực tiếp giữa khí thiên nhiên được lấy mẫu và thiết bị
phân tích.
3.12
Bộ tách chất lỏng (liquid separator)
Thiết bị, trong đường dẫn mẫu, được sử dụng để thu thập chất lỏng lắng tách.
3.13
Thời gian thổi làm sạch (purging time)
Khoảng thời gian mà mẫu thổi làm sạch một phần thiết bị.
3.14
Mấu đại diện (representative sample)
Một mẫu có cùng thành phần như khí thiên nhiên được lấy mẫu khi khí đó được coi là đồng nhất.
[NGUỒN: ISO 14532:2014, 2.3.4.2]
3.15
Thời gian lưu (residence time)
Thời gian cần cho một mẫu chảy qua một phần thiết bị.
3.16
Ngưng tụ ngược (retrograde condensation)
Việc sinh ra pha lỏng các hydrocacbon nặng ở một áp suất và nhiệt độ cụ thể, khi đó, ở cùng nhiệt độ,
khí tồn tại một pha ở áp suất cao hơn cũng như ở áp suất thấp hơn.
CHÚ THÍCH: Hành vi ngược dòng mô tả các đặc tính pha không lý tưởng của hỗn hợp khí
hydrocacbon, chẳng hạn như khí thiên nhiên.
3.17
Bình chứa mẫu (sample container)
Vật chứa để thu thập mẫu khí khi lấy mẫu gián tiếp là cần thiết.
3.18
Đường dẫn mẫu (sample line)
Đường được cung cấp để truyền mẫu khí từ điểm lấy mẫu (3.21) đến thiết bị lấy mẫu hoặc thiết bị
phân tích.
CHÚ THÍCH: Các thiết bị, dụng cụ cần thiết để chuẩn bị mẫu cho vận chuyển và phân tích (bộ phận
xử lý) có thể là một phần của đường dẫn mẫu.
3.19
Đầu lấy mẫu (sample probe)
Thiết bị được đưa vào nguồn khí để lấy mẫu và đến nơi đường dẫn mẫu (3.18) được kết nối.
3.20
Vùng lấy mẫu (sampling place)
Nơi đặt đầu lấy mẫu (3.19) dọc theo đường ống dẫn khí hoặc trên nhà máy xử lý khí.
3.21
Điểm lấy mẫu (sampling point)
Điểm chính xác trong không gian được xác định bởi vùng lấy mẫu (3.20), vị trí lấy mẫu (3.22) và vị trí
của đầu vào trên đầu lấy mẫu (3.19).
3.22
Vị trí lấy mẫu (sampling position)
Vị trí nằm trong diện tích tiết diện ngang của đường ống dẫn khí hoặc nhà máy xử lý khí tại vùng lấy
mẫu từ đó mẫu được lấy
3.23
Mẫu điểm (spot sample)
Một mẫu có thể tích xác định được lấy tại một nơi xác định tại một thời điểm xác định từ một dòng khí.
3.24
Cấu tử vết (trace component)
Cấu tử có mặt với hàm lượng rất thấp
CHÚ THÍCH 1: Các cấu tử vết nhìn chung bao gồm các hydrocacbon hoặc nhóm các hydrocacbon
trên n-pentan và các cấu tử khác được liệt kê trong ISO 14532.
3.25
Bề mặt ướt (wetted surface)
Bề mặt của vật liệu tiếp xúc với khí được lấy mẫu
4 Biện pháp phòng ngừa an toàn
Việc sử dụng tiêu chuẩn này có thể liên quan đến việc làm việc với khí dễ cháy áp suất cao và các vật
liệu nguy hại khác có thể nằm trong các khu vực được chỉ định là nguy hại (khí quyển có khả năng nổ
và/hoặc độc hại). Tiêu chuẩn này không đề cập đến các vấn đề an toàn liên quan đến các tình huống
như vậy. Người sử dụng có trách nhiệm thiết lập các quy tắc thiết kế, quy trình lắp đặt, vận hành, thử
nghiệm và bảo trì phù hợp đối với thiết bị chịu áp suất, thiết bị nằm trong các khu vực có khả năng
nguy hại, kiểm soát, xử lý và vận chuyển các chất có khả năng gây nguy hại cho sức khỏe, v.v.
Cần tuân thủ chặt chẽ các quy định quốc tế và quốc gia về yêu cầu an toàn nghiêm ngặt hơn tiêu
chuẩn này.
5 Nguyên tắc lấy mẫu
Lấy mẫu khí thiên nhiên là quá trình lấy mẫu từ nguồn quan tâm, ổn định mẫu (nếu cần) và chuyển
mẫu đến thiết bị phân tích, trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua bình chứa hoặc phương tiện vận chuyển
khác.
Các phương pháp và thiết bị đối với từng bước này được mô tả trong tiêu chuẩn này.
Mục đích của hệ thống lấy mẫu là đảm bảo rằng mẫu thu được đại diện cho nguồn khí mong muốn và
trong quá trình chuyển mẫu đến thiết bị phân tích, trạng thái hóa học và vật lý vẫn không thay đổi,
ngay cả ở cấp độ phân tử.
Xem xét thiết bị được sử dụng để thực hiện mục đích này trong nhiều năm hoạt động, cần xem xét
cẩn thận khi thiết kế (lưu ý các điều kiện cụ thể của ứng dụng và mục tiêu đo lường), sản xuất, vận
hành, bảo trì và đánh giá hiệu năng của hệ thống.
6 Khái niệm về mẫu đại diện
Để chứng minh rằng bất kỳ thông tin nào thu được từ một mẫu khí thiên nhiên đều thực sự đại diện
cho toàn bộ lượng mà thông tin được quy cho, vì vậy sử dụng thuật ngữ "mẫu đại diện"
Mẫu đại diện được thiết lập theo hai tiêu chí chính:
a) Mẫu không bị thay đổi theo cách bất kỳ, hoặc thực tế hơn là có thể tránh được theo bất kỳ cách
nào, trong quá trình thu gom, xử lý, chứa hoặc chuẩn bị mẫu để phân tích hoặc đo lường. Tình trạng
của mẫu giống nhau về thành phần và pha - giống nhau tuyệt đối hoặc cơ bản như khối lượng mà
mẫu được lấy để xác định chất lượng/chất phân tích đang xem xét - được coi là giống hệt nhau.
b) Mẫu được lấy tại một điểm lấy mẫu mà có thể chắc chắn rằng mẫu thực sự đến từ khối lượng mà
thông tin sẽ được áp dụng tại một thời điểm hoặc khoảng thời gian đã biết. Điều này yêu cầu phải
khớp thời gian hoặc đồng bộ hóa kết quả phân tích với khối lượng. Điều này được coi là có liên quan.
7 Loại lấy mẫu
7.1 Xem xét phương pháp lấy mẫu
Chức năng chính của việc lấy mẫu là lấy mẫu thích hợp đại diện cho khí. Sự khác biệt chính trong
việc lấy mẫu là giữa các phương pháp lấy mẫu trực tiếp và gián tiếp. Trong phương pháp lấy mẫu
trực tiếp, mẫu được lấy từ một dòng và được chuyển trực tiếp đến thiết bị phân tích. Trong phương
pháp lấy mẫu gián tiếp, mẫu được tồn chứa trong vật chứa mẫu trước khi nó được chuyển đến thiết
bị phân tích. Các phân loại chính của phương pháp lấy mẫu gián tiếp là lấy mẫu điểm và lấy mẫu gộp.
Lấy mẫu gộp liên quan đến LNG tái hóa khí được quy định trong TCVN (ISO 8943) [7].
CHÚ DẪN:
A lấy mẫu
B1 trực tiếp
B2 gián tiếp
C1 điểm
C2 gộp
D1 thời gian
D2 dòng chảy
Hình 1 - Các phương pháp lấy mẫu trực tiếp và gián tiếp
Thông tin cần thiết từ việc phân tích khí thiên nhiên nằm trong hai loại cơ bản: các giá trị trung bình và
giá trị giới hạn.
- Giá trị trung bình
Một ví dụ điển hình là nhiệt trị. Giao nhận thương mại yêu cầu nhiệt trị trung bình theo thời gian - hoặc
nhiệt trị trung bình theo dòng chảy. Các hợp đồng thương mại xác định thời gian và phương pháp tính
trung bình.
- Giá trị giới hạn
Hầu hết các hợp đồng giao nhận thương mại khí đều có các giới hạn quy định kỹ thuật về thành phần
hoặc tích chất của khí. Có thể áp dụng lấy mẫu trực tiếp, nhưng do các yêu cầu nêu trên việc lấy mẫu
gián tiếp được áp dụng.
7.2 Lấy mẫu điểm
7.2.1 Tổng quan
Điều này quy định phương pháp lấy mẫu gián tiếp trong đó một chai chứa thích hợp được làm đầy
bằng mẫu khí. Sau đó, mẫu được vận chuyển đến nơi phân tích.
Lấy mẫu điểm là một hình thức lấy mẫu đại diện cho khí trong đường ống tại thời điểm mẫu được lấy.
Lấy mẫu điểm có thể được sử dụng để đánh giá giếng khoan hoặc nguồn cấp, đánh giá dòng chảy