كيف يتم قياس كميات الغاز الطبيعي؟
يُعد الغاز الطبيعي من أهم مصادر الطاقة في العالم، وتتطلب عمليات إنتاجه ونقله وتوزيعه قياسًا دقيقًا لكمياته، لضمان كفاءة العمليات وتحقيق العدالة في التعاملات التجارية. يختلف قياس كميات الغاز الطبيعي عن قياس المواد السائلة أو الصلبة، نظرًا لطبيعته الغازية المتغيرة، وتأثره بالضغط ودرجة الحرارة. في هذا المقال، سنتناول بالتفصيل الطرق والتقنيات المستخدمة في قياس كميات الغاز الطبيعي، بدءًا من القياسات في الآبار وصولًا إلى القياسات في خطوط الأنابيب ومحطات التوزيع، مع التركيز على الأدوات والمبادئ الأساسية المستخدمة في هذه العمليات.
تعتمد طرق قياس كميات الغاز الطبيعي على مبادئ فيزيائية وكيميائية، وتستخدم أجهزة قياس دقيقة لتحقيق الدقة المطلوبة. تشمل هذه الأجهزة، أجهزة قياس التدفق، وأجهزة قياس الضغط، وأجهزة قياس درجة الحرارة، وأجهزة تحليل التركيب الكيميائي للغاز. يتم استخدام هذه الأجهزة في مختلف مراحل إنتاج ونقل وتوزيع الغاز، لضمان قياس دقيق لكميات الغاز المتدفقة.
وحدات قياس الغاز الطبيعي
- المتر المكعب (m³):
- .. هي الوحدة الأساسية لقياس حجم الغاز الطبيعي في النظام المتري، وتعبر عن حجم الغاز عند الظروف القياسية من الضغط ودرجة الحرارة.
- القدم المكعب (ft³):
- .. هي الوحدة الأساسية لقياس حجم الغاز الطبيعي في النظام الإنجليزي، وتعبر عن حجم الغاز عند الظروف القياسية من الضغط ودرجة الحرارة.
- وحدات الطاقة:
- .. يتم قياس كميات الغاز الطبيعي أيضًا بوحدات الطاقة، مثل الجول (J)، والوحدة الحرارية البريطانية (BTU)، لتقدير كمية الطاقة الحرارية التي يمكن الحصول عليها من الغاز.
يتم تحويل وحدات قياس حجم الغاز الطبيعي إلى وحدات طاقة، لتقدير القيمة الحرارية للغاز، وتحديد كمية الطاقة التي يمكن الحصول عليها عند حرقه.
طرق قياس كميات الغاز الطبيعي
تختلف طرق قياس كميات الغاز الطبيعي باختلاف ظروف القياس وموقعها، ومن بين الطرق الأكثر شيوعًا:
- قياس التدفق الحجمي:
- .. تعتمد هذه الطريقة على قياس حجم الغاز المتدفق عبر نقطة معينة في وحدة الزمن، باستخدام أجهزة قياس التدفق الحجمي، مثل أجهزة قياس التدفق التوربيني، وأجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية، وأجهزة قياس التدفق الصفائحي.
- قياس التدفق الكتلي:
- .. تعتمد هذه الطريقة على قياس كتلة الغاز المتدفق عبر نقطة معينة في وحدة الزمن، باستخدام أجهزة قياس التدفق الكتلي، التي تأخذ في الاعتبار تأثيرات الضغط ودرجة الحرارة على كثافة الغاز.
- قياس الضغط ودرجة الحرارة:
- .. يتم قياس الضغط ودرجة الحرارة للغاز في نقطة القياس، ثم يتم استخدام معادلات الغازات لحساب حجم الغاز عند الظروف القياسية، وتصحيح القياسات لتأثيرات الضغط ودرجة الحرارة.
يتم اختيار الطريقة المناسبة لقياس كميات الغاز الطبيعي بناءً على متطلبات الدقة، وظروف التشغيل، وتكلفة أجهزة القياس.
أجهزة قياس التدفق الحجمي
تستخدم أجهزة قياس التدفق الحجمي على نطاق واسع في قياس كميات الغاز الطبيعي، وتختلف أنواع هذه الأجهزة حسب مبدأ عملها، ومن بينها:
- أجهزة قياس التدفق التوربيني:
- .. تعتمد هذه الأجهزة على قياس سرعة دوران توربين داخل أنبوب الغاز، حيث تتناسب سرعة الدوران مع حجم الغاز المتدفق.
- أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية:
- .. تعتمد هذه الأجهزة على إرسال موجات فوق صوتية عبر أنبوب الغاز، وقياس الفرق في الزمن الذي تستغرقه الموجات للانتقال مع اتجاه التدفق وعكسه، حيث يتناسب الفرق في الزمن مع سرعة الغاز وحجمه.
- أجهزة قياس التدفق الصفائحي:
- .. تعتمد هذه الأجهزة على قياس فرق الضغط بين نقطتين في أنبوب الغاز، حيث يتناسب فرق الضغط مع سرعة الغاز وحجمه.
تتميز أجهزة قياس التدفق الحجمي بدقتها وسهولة استخدامها، وتستخدم في قياس كميات الغاز في مختلف التطبيقات، مثل الآبار وخطوط الأنابيب ومحطات التوزيع.
أجهزة قياس التدفق الكتلي
تستخدم أجهزة قياس التدفق الكتلي لقياس كمية الغاز المتدفق بوحدة الكتلة (مثل الكيلوغرام أو الباوند)، وتتميز هذه الأجهزة بأنها أكثر دقة من أجهزة قياس التدفق الحجمي، حيث تأخذ في الاعتبار تأثيرات الضغط ودرجة الحرارة على كثافة الغاز.
- أجهزة قياس التدفق الحراري:
- .. تعتمد هذه الأجهزة على تسخين جزء من الغاز المتدفق، ثم قياس الفرق في درجة الحرارة بين الغاز المسخن وغير المسخن، حيث يتناسب الفرق في درجة الحرارة مع كتلة الغاز المتدفق.
- أجهزة قياس التدفق كوريوليس:
- .. تعتمد هذه الأجهزة على قياس قوة كوريوليس المؤثرة على الغاز المتدفق، حيث تتناسب قوة كوريوليس مع كتلة الغاز المتدفق.
تستخدم أجهزة قياس التدفق الكتلي في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية في قياس كميات الغاز، مثل المعامل والمصانع وخطوط النقل الرئيسية.
قياس الضغط ودرجة الحرارة
بالإضافة إلى أجهزة قياس التدفق، يتم استخدام أجهزة قياس الضغط ودرجة الحرارة في قياس كميات الغاز الطبيعي، حيث تؤثر هذه العوامل بشكل كبير على كثافة الغاز وحجمه.
- أجهزة قياس الضغط:
- .. تستخدم أجهزة قياس الضغط لقياس ضغط الغاز في نقطة القياس، ويتم استخدام أنواع مختلفة من أجهزة قياس الضغط، مثل أجهزة قياس الضغط الميكانيكية، وأجهزة قياس الضغط الإلكترونية.
- أجهزة قياس درجة الحرارة:
- .. تستخدم أجهزة قياس درجة الحرارة لقياس درجة حرارة الغاز في نقطة القياس، ويتم استخدام أنواع مختلفة من أجهزة قياس درجة الحرارة، مثل أجهزة قياس درجة الحرارة المزدوجة الحرارية، وأجهزة قياس درجة الحرارة المقاومة.
يتم استخدام قياسات الضغط ودرجة الحرارة في تصحيح قياسات حجم الغاز، وتحويلها إلى الظروف القياسية، لضمان الدقة في قياس كميات الغاز الطبيعي.
جداول توضيحية
لتوضيح طرق قياس كميات الغاز الطبيعي، نعرض فيما يلي بعض الجداول التوضيحية:
| الوحدة | الاستخدام |
|---|---|
| المتر المكعب (m³) | وحدة حجم الغاز في النظام المتري |
| القدم المكعب (ft³) | وحدة حجم الغاز في النظام الإنجليزي |
| الجول (J) | وحدة الطاقة في النظام المتري |
| الوحدة الحرارية البريطانية (BTU) | وحدة الطاقة في النظام الإنجليزي |
| الطريقة | الأجهزة المستخدمة |
|---|---|
| قياس التدفق الحجمي | أجهزة قياس التدفق التوربيني، أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية، أجهزة قياس التدفق الصفائحي |
| قياس التدفق الكتلي | أجهزة قياس التدفق الحراري، أجهزة قياس التدفق كوريوليس |
| قياس الضغط ودرجة الحرارة | أجهزة قياس الضغط الميكانيكية والإلكترونية، أجهزة قياس درجة الحرارة المزدوجة الحرارية والمقاومة |
في الختام، يُعتبر قياس كميات الغاز الطبيعي عملية معقدة تتطلب استخدام أجهزة دقيقة وتقنيات متطورة، لضمان دقة القياس وتحقيق العدالة في التعاملات التجارية. يجب على العاملين في صناعة الغاز الطبيعي الالتزام بأفضل الممارسات في القياس، وتحديث الأجهزة والتقنيات بشكل دوري، لضمان كفاءة العمليات وتحقيق أقصى استفادة من هذه الطاقة الحيوية.