張金龍 田延河 徐穎潔 周建文 葉志輝 徐新忠 胡曉明 陳群堯
(1.阿拉山口出入境檢驗(yàn)檢疫局 新疆阿拉山口 833418;2.新疆出入境檢驗(yàn)檢疫局;3.中檢集團(tuán)新疆有限公司;4.中哈管道責(zé)任有限公司)
由于中哈原油管道距離較遠(yuǎn)(阿塔蘇站距阿拉山口站960km,阿拉山口站距獨(dú)山子站260km),管道內(nèi)原油品質(zhì)不穩(wěn)定,并且兩國(guó)計(jì)量輸差按天累積計(jì)算,因此很多小的系統(tǒng)誤差累積后將導(dǎo)致一年或幾年的計(jì)量結(jié)果差異顯著[1]。截止到2012年底,中哈管道計(jì)量累計(jì)進(jìn)口原油5080萬(wàn)t,其中兩國(guó)計(jì)量輸差最高時(shí)在2008-2009年,毛重輸差累計(jì)為4.59萬(wàn)t[2],凈重輸差累積為3.98萬(wàn)t;2010-2012年累計(jì)毛重輸差為-4.41萬(wàn)t,凈重輸差累積為-5.53萬(wàn)t。從表面上看,2008年-2012年間的毛重輸差基本消除,但兩國(guó)扣除雜質(zhì)的差異每年均保持較高水平,總計(jì)達(dá)1.74萬(wàn)t,詳見(jiàn)表1。
表1 2008-2012阿塔蘇站和阿拉山口站雜質(zhì)扣重差異統(tǒng)計(jì)(單位:t)
2011年,中哈管道哈薩克斯坦的供油方認(rèn)為哈薩克斯坦品質(zhì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)和15日后阿拉山口品質(zhì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)有差異是造成計(jì)量誤差的主要原因,并對(duì)阿拉山口站離線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)提出質(zhì)疑,聲稱(chēng)如果沒(méi)有足夠的理由,哈方將不認(rèn)可阿拉山口檢驗(yàn)檢疫局比哈國(guó)阿塔蘇站多扣除的每年近0.5萬(wàn)t水。按照表1,這5年累積的近2萬(wàn)t水如果按照原油的價(jià)格計(jì)入企業(yè),將對(duì)我國(guó)企業(yè)造成巨大損失。為此,阿拉山口出入境檢驗(yàn)檢疫局、中哈管道公司、中檢集團(tuán)新疆公司、獨(dú)山子計(jì)量站、阿拉山口計(jì)量站等多家單位對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行調(diào)研,召開(kāi)技術(shù)交流會(huì),并特邀請(qǐng)哈國(guó)石油公司銷(xiāo)售負(fù)責(zé)人、檢驗(yàn)專(zhuān)家等赴阿拉山口檢驗(yàn)檢疫局離線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)交流并觀摩比對(duì)試驗(yàn),最終兩國(guó)專(zhuān)家對(duì)阿拉山口檢驗(yàn)檢疫局離線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室所提供的檢驗(yàn)結(jié)果予以認(rèn)可,確認(rèn)水分檢驗(yàn)方法的差異是導(dǎo)致兩國(guó)計(jì)量數(shù)據(jù)誤差的主要因素之一。本文主要結(jié)合中哈原油管道凈重項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果對(duì)計(jì)量的影響進(jìn)行分析。
中哈原油管道在哈薩克斯坦采用質(zhì)量流量計(jì),其計(jì)量數(shù)據(jù)為輸送溫度下的毛重;中國(guó)境內(nèi)阿拉山口站采用容積式流量計(jì),直接計(jì)量結(jié)果為輸送溫度下毛體積,毛重按照公式(1)、(2)計(jì)算,而油量則配合離線(xiàn)玻璃密度計(jì)、水分等,按API方法[3]計(jì)算。
式中:GW為毛重,GSV為15℃毛標(biāo)準(zhǔn)體積,RHOb為15℃標(biāo)準(zhǔn)密度(kg /m3),GOV為流量計(jì)計(jì)量毛體積,VCF為體積修正系數(shù),MF為流量計(jì)系數(shù)。
兩站通過(guò)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)溫度下的毛重量數(shù)據(jù),并結(jié)合ГОСТ P 8.595-2004《石油與石油產(chǎn)品的質(zhì)量對(duì)測(cè)定方法的總要求》[4],按照公式(3)扣除雜質(zhì)計(jì)算凈重:
NW=GW×(1-沉淀物W%-水W%-鹽W%)(3)
式中:NW為凈重,GW為毛重,W%為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
經(jīng)綜合分析中哈管道三站的品質(zhì)比對(duì),發(fā)現(xiàn)鹽含量、沉淀物數(shù)據(jù)較小,通常為0.0001%左右,對(duì)計(jì)量結(jié)果的計(jì)算影響不顯著;而密度涉及與毛體積相乘,水分在雜質(zhì)扣重中影響巨大,二者對(duì)計(jì)量結(jié)果的計(jì)算影響非常顯著。因此,特針對(duì)密度、水分兩個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行誤差比較分析。
阿塔蘇-阿拉山口-獨(dú)山子管輸原油密度(kg/m3,15℃)和水分(%,m/m)月平均值監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
表2 阿塔蘇—阿拉山口—獨(dú)山子管輸原油密度和水分月平均值變化
經(jīng)SPSS檢驗(yàn),表2中的數(shù)據(jù)基本符合正態(tài)分布和方差齊性檢驗(yàn),符合方差分析要求,按照單因素方差分析對(duì)表2數(shù)據(jù)做方差分析和LSD法多重比較,得到結(jié)果見(jiàn)表3、表4。
表3 方差分析圖
(續(xù)表)
表4 方差分析多重比較LSD法
由于兩國(guó)均采用國(guó)際通行的密度計(jì)法作為離線(xiàn)密度檢驗(yàn),在檢驗(yàn)方法上沒(méi)有顯著差異。雖然,阿塔蘇的原油按照當(dāng)時(shí)輸量到達(dá)阿拉山口約滯后15日,但表3顯示,三站18個(gè)月的檢測(cè)密度無(wú)顯著差異,水分有顯著差異。表4顯示,阿塔蘇密度與阿拉山口密度相對(duì)接近,且兩站密度與獨(dú)山子站密度顯著性略差,這符合阿塔蘇站到阿拉山口站全線(xiàn)密閉輸油,阿拉山口到獨(dú)山子輸油時(shí)有2個(gè)5萬(wàn)t緩沖罐,原油經(jīng)過(guò)儲(chǔ)罐沉淀后,造成獨(dú)山子站密度變小,與另外兩站略有差異的實(shí)際情況;三站水分均有顯著差異。
按照日平均流量和密度檢驗(yàn)方法最大允許誤差(1.5kg/m3)可得到日計(jì)量誤差,表5顯示了2008-2012年的日計(jì)量誤差。
表5 2008-2012年阿拉山口站日計(jì)量誤差
由表5可看出,對(duì)容積式流量計(jì)而言,當(dāng)密度檢驗(yàn)誤差達(dá)到其方法再現(xiàn)性1.5kg/m3時(shí),日毛凈重計(jì)量誤差最高可達(dá)到54 t左右,全年可累計(jì)誤差1.97萬(wàn)t;以上假設(shè)來(lái)源于密度檢驗(yàn)出現(xiàn)誤差并達(dá)到方法的最大誤差范圍,當(dāng)然,如果人為誤讀誤記結(jié)果所造成的誤差則更大。
從表5還可看出,離線(xiàn)密度數(shù)值對(duì)體積式流量計(jì)計(jì)量所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差即使在方法再現(xiàn)性范圍內(nèi)也可能存在,且累積起來(lái)將產(chǎn)生巨大的計(jì)量誤差。阿拉山口站離線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室密度檢驗(yàn)結(jié)果的質(zhì)量控制主要通過(guò)以下方式控制系統(tǒng)誤差。
2.2.1 阿拉山口站實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部不同密度方法間質(zhì)量控制
阿拉山口站離線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室按照合同要求采用ASTM D1298《用石油密度計(jì)測(cè)定原油和液體石油產(chǎn)品密度、相對(duì)密度或API度的試驗(yàn)方法》[5]檢驗(yàn)并出具報(bào)告,使用計(jì)量用分度0.2kg/m3石油密度計(jì),測(cè)量誤差0.1kg/m3;檢驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格監(jiān)控試樣溫度變化,并采用平行檢驗(yàn)復(fù)查檢驗(yàn)數(shù)據(jù),按照計(jì)量用密度計(jì)檢定要求每年兩次法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)送檢;還引入ASTM D5002《用數(shù)字式分析儀確定原油密度和相對(duì)密度的試驗(yàn)方法》[6]全自動(dòng)U型震蕩管法對(duì)手工法密度數(shù)據(jù)監(jiān)控,使兩種方法的誤差控制在重復(fù)性0.6 kg/m3以?xún)?nèi),最大限度的預(yù)防密度計(jì)法人員的誤讀、誤記以及密度計(jì)干管移位、溫度計(jì)斷線(xiàn)等導(dǎo)致的數(shù)據(jù)誤差。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室還積極參加國(guó)內(nèi)、國(guó)際的密度能力驗(yàn)證,加強(qiáng)質(zhì)量控制。反饋結(jié)果均較為滿(mǎn)意。
2.2.2 阿拉山口實(shí)驗(yàn)室離線(xiàn)密度與流量計(jì)在線(xiàn)密度誤差分析
為了驗(yàn)證阿拉山口離線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù),自2009年8月到2010年2月,將離線(xiàn)密度結(jié)果與流量計(jì)在線(xiàn)密度數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),結(jié)果見(jiàn)圖1。
圖1 在線(xiàn)密度與實(shí)驗(yàn)室離線(xiàn)密度比對(duì)趨勢(shì)圖
圖1 顯示,實(shí)驗(yàn)室離線(xiàn)密度與在線(xiàn)密度差異不大,其中平均差異0.4kg/m3,最小差異0 kg/m3;180組數(shù)據(jù)中,僅有17組誤差大于密度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的再現(xiàn)性1.5 kg/m3。雖然蠟在管壁的沉淀以及日常維護(hù)等對(duì)在線(xiàn)密度的準(zhǔn)確性有較大影響[7],但以上結(jié)果仍說(shuō)明了實(shí)驗(yàn)室離線(xiàn)密度和流量計(jì)在線(xiàn)密度有良好的再現(xiàn)性,用成對(duì)數(shù)據(jù)T檢驗(yàn)分析,離線(xiàn)密度與在線(xiàn)密度沒(méi)有顯著差異。
中哈原油管道阿塔蘇到阿拉山口段為封閉輸油管線(xiàn),阿拉山口輸油站首站到獨(dú)山子站有2個(gè)5萬(wàn)t儲(chǔ)罐,按理其水分分布規(guī)律應(yīng)該是阿塔蘇站與阿拉山口站接近,獨(dú)山子站最小。但表2卻顯示,2010-2011年8月原油水分平均值阿塔蘇站為0.058%(m/m,下同),阿拉山口站為0.111,獨(dú)山子站為0.094,阿拉山口站與獨(dú)山子站檢測(cè)的水分更為接近,且平均值遠(yuǎn)高于阿塔蘇站。這是由于兩國(guó)三站所使用的水分檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不一致。
2.3.1 不同水分檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的影響
阿塔蘇站、阿拉山口站、獨(dú)山子站水分檢測(cè)采用的標(biāo)準(zhǔn)分別是ГОСТ 2477-65[8]、ASTM D4006-2007[9]、 GB/T8929-2006[10]。經(jīng)比對(duì),ASTM D4006-2007與GB/T8929-2006,除加入溶劑的量美標(biāo)是400mL溶劑,國(guó)標(biāo)是樣品和溶劑共400mL外,其他在設(shè)備、試劑、操作手法等方面沒(méi)有顯著差異,當(dāng)溶劑本身水含量可以忽略時(shí),兩種方法更無(wú)顯著差異;而ASTM D4006-2007與ГОСТ 2477-65在設(shè)備、試劑、操作手法等方面差異較大,主要體現(xiàn)在檢測(cè)樣品量、接收器樣式以及冷凝管的長(zhǎng)度方面[11]。由于管道原油的誤差是累計(jì)計(jì)算,按照平均水分0.1%(m/m),即使日水分檢測(cè)誤差在標(biāo)準(zhǔn)的再現(xiàn)性范圍內(nèi),允許偏差大約也在0.1%(m/m)[7]。按照日輸量3萬(wàn)t計(jì)算,每天兩國(guó)水分扣重差值為30t,一年累積誤差將達(dá)到1.095萬(wàn)t。表1顯示的真實(shí)情況,兩國(guó)的年最大扣重差值高達(dá)近6000t(2010年)。雖然未達(dá)到1萬(wàn)t的極值,但也說(shuō)明兩國(guó)水分檢測(cè)值結(jié)果相差較大,是影響兩國(guó)間原油由毛重體積修正到凈重體積產(chǎn)生較大差異的關(guān)鍵因素。
2.3.2 試驗(yàn)驗(yàn)證
針對(duì)兩國(guó)水分檢測(cè)差異較大的問(wèn)題,取中哈管道進(jìn)口的5種不同水分含量原油樣品,采用ASTM D 4006與ГОСТ 2477兩種標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行10次重復(fù)性比對(duì)試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表6。
表6 ASTM D 4006與ГОСТ 2477重復(fù)性比對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
(續(xù)表)
表6結(jié)果顯示,在水含量>0.03%時(shí),ГОСТ標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果略小,但兩方法差異在再現(xiàn)性的范圍內(nèi);在水分≤0.03%時(shí)(樣品5),ASTM D 4006的結(jié)果為0.025%,而ГОСТ 2477認(rèn)定為零。顯然,這將導(dǎo)致長(zhǎng)期的系統(tǒng)誤差。這也說(shuō)明了2010-2011年8月水分平均值阿塔蘇站小于獨(dú)山子站和阿拉山口站的原因,而阿拉山口首站到獨(dú)山子站的2個(gè)5萬(wàn)t原油儲(chǔ)罐將對(duì)原油中水分有沉降作用,使獨(dú)山子站的水分略小。
自?xún)蓢?guó)專(zhuān)家2011年協(xié)調(diào)過(guò)水分檢驗(yàn)方法的問(wèn)題后,兩國(guó)水分扣重差異已由之前最大的每年將近6000 t(2010年)降低到每年928 t(2012年),見(jiàn)表1,平均到每天僅僅差異2.5 t,對(duì)于每天3萬(wàn)t的輸量而言,誤差已經(jīng)顯著降低。
排除流量計(jì)誤差,離線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)尤其是密度、水分的準(zhǔn)確度對(duì)于管道原油的持續(xù)計(jì)量將產(chǎn)生較大影響;中哈原油管道兩國(guó)計(jì)量結(jié)果差異顯著,其主要原因是兩國(guó)三站所使用的水分檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不一致,造成水分檢測(cè)結(jié)果差異較大。
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