陳立榮 王榮華 張敏 李輝 陳萬德 陳文竣 喬川
1.中國石油川慶鉆探公司安全環(huán)保質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院 2.中國石油西南油氣田公司蜀南氣礦
隨著國家對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的日益嚴(yán)格,特別是由于川、渝兩地地理環(huán)境和人口分布的特殊性,四川油氣田絕大多數(shù)鉆井生產(chǎn)作業(yè)場所周圍都分布有農(nóng)戶,由于對(duì)鉆井作業(yè)清潔生產(chǎn)的推進(jìn)實(shí)施,鉆井作業(yè)中產(chǎn)生的廢水和固體廢物得到了較有效的控制處理,此類污染糾紛逐年有所減少,但因鉆井作業(yè)噪聲造成的影響糾紛有增加趨勢。同時(shí),長期在高強(qiáng)度噪聲環(huán)境中進(jìn)行鉆井施工,還將引起鉆井作業(yè)員工的生理改變及聽力損害等噪聲性職業(yè)病或誘發(fā)其他疾病。此外,噪聲不僅干擾員工語言交流,分散人的注意力,導(dǎo)致反應(yīng)遲鈍,差錯(cuò)上升,還會(huì)掩蔽安全信號(hào),并可能由此導(dǎo)致安全事故發(fā)生幾率的提高[1-5]?!董h(huán)保稅法》于2018年1月1日起實(shí)施執(zhí)行,為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)鉆井作業(yè)噪聲治理控制,減少或避免噪聲稅的交納,了解鉆井作業(yè)噪聲實(shí)際產(chǎn)生排放情況十分必要。因此,監(jiān)測調(diào)查鉆井作業(yè)噪聲情況,特別是其作業(yè)邊界噪聲情況,對(duì)指導(dǎo)鉆井作業(yè)噪聲的影響防控具有重要意義。
表1 四川油氣田鉆井作業(yè)不同鉆機(jī)動(dòng)力柴油機(jī)及發(fā)電機(jī)配置表Table1 PowerdieselengineandgeneratorconfigurationfordifferentdrillingrigoperationsinSichuanoilandgasfield鉆機(jī)型號(hào)動(dòng)力柴油機(jī)電力發(fā)電機(jī)型號(hào)數(shù)量型號(hào)數(shù)量備注70型(ZJ70L)G12V190PZLG-34臺(tái)(一般用2備2)CAT34062臺(tái)(用1備1)50型(ZJ50L)G12V190PZLG-33臺(tái)(一般用2備1)CAT34062臺(tái)(用1備1)40型G12V190PZLJ-33臺(tái)(一般用2備1)CAT34062臺(tái)(用1備1)
本文較詳細(xì)地分析了四川油氣田鉆井作業(yè)邊界噪聲監(jiān)測調(diào)查結(jié)果,對(duì)結(jié)果進(jìn)行了簡要分析,提出并分析了一些針對(duì)性防控措施,列舉了一些相應(yīng)控制應(yīng)用案例,可供油氣田環(huán)保工作者參考。
四川油氣田近年每年在川渝兩地布井150口左右,鉆井中所采用的鉆機(jī)主要為機(jī)械鉆機(jī),常用鉆機(jī)類型為40型、50型及70型鉆機(jī),鉆機(jī)配動(dòng)力柴油機(jī)的主要型號(hào)為G12V190PZLG-3,電力發(fā)電機(jī)主要使用CAT3406T和Z12V190BD-2等。不同鉆機(jī)配置的柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)情況見表1。
四川油氣田對(duì)不同類型鉆機(jī)的井場構(gòu)建要求有所差異(見表2),80%以上的井場設(shè)備布局見圖1。
表2 不同鉆機(jī)鉆井井場面積構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)Table2 Constructionstandardforwellpadwithdifferentdrillingrigs鉆機(jī)型號(hào)井場長/m井場寬/m備注70型9742通常用于井深大于5000m的鉆井50型9540通常用于井深4000~5000m的鉆井40型9040通常用于井深小于4000m的鉆井
鉆井作業(yè)噪聲源主要來源于鉆井動(dòng)力柴油機(jī)、電力發(fā)電機(jī)、泥漿泵及其高壓液體管渠匯振動(dòng)、泥漿振動(dòng)篩的機(jī)械振動(dòng)、鉆頭破碎地層造成的鉆桿的振動(dòng),泥漿配置泵及攪拌器產(chǎn)生的噪聲。各聲源噪聲監(jiān)測調(diào)查結(jié)果見表3。
從表3中可看出,鉆井作業(yè)環(huán)境影響聲源主要來源于鉆井動(dòng)力柴油機(jī)、電力發(fā)電機(jī)。因此,鉆井作業(yè)邊界聲源也主要來源于鉆井動(dòng)力柴油機(jī)、電力發(fā)電機(jī)。
由于鉆井作業(yè)的周期依據(jù)其所鉆井深及地質(zhì)構(gòu)造等的不同而不同,四川油氣田鉆井周期一般為3~10個(gè)月。鉆井作業(yè)邊界噪聲的監(jiān)測按GB 12348-2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測評(píng)定。鉆井作業(yè)邊界為鉆井井場租征占用地的邊界,評(píng)價(jià)量為等效連續(xù)A聲級(jí);晝間值是指在6:00~22:00時(shí)段的測試值,夜間值是指在22:00~次日6:00時(shí)段的測試值;評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按GB 12348-2008
表3 鉆井作業(yè)主要聲源監(jiān)測調(diào)查情況Table3 MonitoringandinvestigationofthemainsoundsourcesduringdrillingoperationsdB(A)井號(hào)包004-X2壩004-X1靈001-H4-02磨溪207磨溪208威204H4-3大深001-X1高石101隊(duì)號(hào)40462隊(duì)40113隊(duì)40901隊(duì)50663隊(duì)50658隊(duì)CCDC-501隊(duì)70573隊(duì)70576隊(duì)鉆機(jī)類型40型40型40型50型50型50型70型70型監(jiān)測日期2014-09-122014-11-182013-06-072014-09-142014-09-042014-09-132013-06-072014-09-13鉆井主要聲源值 柴油機(jī)102.9105.3105.4106.2105.1108.7102.9106.4 發(fā)電機(jī)97.097.8101.898.8101.6107.595.298.5 泥漿泵88.290.790.898.495.191.787.295.1 振動(dòng)篩81.780.292.489.287.280.289.386.8 泥漿攪拌器-89.5---90.8- 除泥器81.7--88.590.9--87.7 注:1.監(jiān)測調(diào)查時(shí)各井隊(duì)均為正常鉆井。2.“-”表示監(jiān)測調(diào)查時(shí)此設(shè)備沒有工作,沒有進(jìn)行噪聲監(jiān)測。3.由于鉆井作業(yè)時(shí),多數(shù)發(fā)聲設(shè)備都必須同時(shí)工作,因此各設(shè)備噪聲監(jiān)測值都會(huì)受其他發(fā)聲設(shè)備的影響,即說明各設(shè)備單獨(dú)工作時(shí)的噪聲值應(yīng)小于此值。4.柴油機(jī)及發(fā)電機(jī)只監(jiān)測了其機(jī)體處噪聲值,未監(jiān)測排氣噪聲。
表4 不同類型鉆機(jī)鉆井作業(yè)邊界噪聲調(diào)查監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析表Table4 Statisticalanalysisoftheinvestigationresultsandboundarynoisemonitoringduringdrillingoperationswithdifferenttypesofdrillingmachines鉆機(jī)型號(hào)井隊(duì)數(shù)量/個(gè)監(jiān)測年份晝間監(jiān)測夜間監(jiān)測測點(diǎn)/個(gè)噪聲區(qū)間/dB(A)最大差值/dB(A)測點(diǎn)超標(biāo)率①/%測點(diǎn)/個(gè)噪聲區(qū)間/dB(A)最大差值/dB(A)測點(diǎn)超標(biāo)率①/%40型152013~20155~1155.3~89.619.897.85~1155.3~88.920.410050型152013~20154~1058.8~89.220.398.94~958.2~88.219.910070型152013~20154~959.0~89.219.598.74~958.4~89.717.8100 注:①超標(biāo)測點(diǎn)數(shù)占總測點(diǎn)數(shù)的比率。
的2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行評(píng)定,即晝間60 dB(A),夜間50 dB(A);測點(diǎn)按井場東西南北四周邊界外1 m處各邊界分別布1~3個(gè)點(diǎn),單個(gè)井場邊界總布點(diǎn)數(shù)分別為4~11個(gè)[6],具體布點(diǎn)示意圖如圖1所示。
由于不同鉆機(jī)型號(hào)井場動(dòng)力柴油機(jī)使用數(shù)量有所差異,井場構(gòu)建長、寬即占地面積也有所不同,故監(jiān)測調(diào)查隨機(jī)抽取了四川油氣田常用機(jī)械鉆機(jī)40型、50型及70型各15口井進(jìn)行調(diào)查分析,監(jiān)測統(tǒng)計(jì)結(jié)果分別見表4。
3.2.1超標(biāo)率情況
從表4可看出,按GB 12348-2008的2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值,即晝間60 dB(A)、夜間50 dB(A)評(píng)價(jià);40型、50型及70型鉆機(jī)的鉆井作業(yè)邊界晝間噪聲超標(biāo)率分別為97.8%、98.9%和98.7%,夜間超標(biāo)率均為100%,說明鉆井作業(yè)邊界噪聲超標(biāo)嚴(yán)重。
3.2.2邊界噪聲值情況
從表4可看出,40型鉆機(jī)鉆井的作業(yè)邊界噪聲晝夜間區(qū)間范圍均在55~89 dB(A)間,50型和70型鉆機(jī)鉆井的作業(yè)邊界噪聲晝夜間區(qū)間范圍基本相同,均在58~89 dB(A)間,其最大值與40型鉆機(jī)基本相同,只是最小值約高3 dB(A)。各類型鉆機(jī)鉆井作業(yè)晝夜間最小值邊界主要是入井場邊界,即圖1所示的東面,因該邊界主要擺放了鉆井隊(duì)值班房和材料房,同時(shí)離主要鉆井作業(yè)聲源柴油機(jī)組和發(fā)電房相對(duì)較遠(yuǎn);邊界噪聲最大值幾乎都接近90 dB(A),主要集中在動(dòng)力柴油機(jī)組布置方向邊界,即圖1所示的南面,因柴油機(jī)是鉆井作業(yè)最大噪聲源。同時(shí),此邊界離動(dòng)力柴油機(jī)組最近,受其影響最嚴(yán)重。
3.2.3邊界噪聲值差值情況
從表4可看出,3個(gè)類型鉆機(jī)鉆井的作業(yè)邊界晝間噪聲最大值與最小值差值分別為19.8 dB(A)、20.3 dB(A)和19.5 dB(A),夜間分別為20.4 dB(A)、19.9 dB(A)和17.8 dB(A)。晝夜間各方向邊界噪聲值差別都較大,主要原因是鉆井隊(duì)主要聲源柴油機(jī)組和發(fā)電房擺放位置與各方向邊界距離不同,多數(shù)情況下這兩種設(shè)備都擺放在同一個(gè)方位。但3個(gè)類型鉆機(jī)鉆井作業(yè)同一井場同一位置晝夜間噪聲值幾乎無差異,說明鉆井作業(yè)晝夜間受外界噪聲干擾影響都十分小,主要聲源來源于自身作業(yè)的發(fā)聲設(shè)備[7-8]。
產(chǎn)生噪聲污染有3個(gè)因素:聲源、傳播媒介、接收體。因此,治理降噪要通過聲源降噪,傳播媒介限制阻離,阻斷噪聲接收體手段來達(dá)到控制降低噪聲污染危害的目的。鉆井作業(yè)噪聲治理之所以難度大,主要原因?yàn)椋孩賹儆诹鲃?dòng)作業(yè),作業(yè)周期較短,治理設(shè)施難于長期固定;②主要聲源動(dòng)力柴油機(jī)組輸出連接設(shè)備較多,周邊環(huán)境空間有限,治理措施難以實(shí)施;③井場聲源設(shè)備多且分散,難以全面控制治理。但對(duì)主要聲源采取一些實(shí)用有效的控制措施,會(huì)達(dá)到事半功倍的效果,能使鉆井作業(yè)環(huán)境和廠界噪聲得到較好的降噪效果,滿足或基本滿足相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
4.1.1構(gòu)建隔聲墻
此方法是在鉆井作業(yè)主要聲源設(shè)備動(dòng)力柴油機(jī)和電力發(fā)電機(jī)的擺放位置方向或井場周邊農(nóng)房宅方向構(gòu)建3 m及以上高度并具一定長度的隔音墻。隔音墻可用隔音板相互連接在一些,也可用磚或其他材質(zhì)構(gòu)制。此方式可起到一定的阻離降噪效果,但只是在阻隔方向具有一定效果,無法實(shí)現(xiàn)對(duì)其他方向和作業(yè)環(huán)境的降噪。此方式適用于減少井場對(duì)周邊村民的污染危害影響,施工操作方便,安裝方式靈活,但不能實(shí)現(xiàn)對(duì)非阻離方向作業(yè)邊界的降噪。
4.1.2整體隔音棚
構(gòu)建一個(gè)整體隔音棚,把動(dòng)力柴油機(jī)組置于此隔音棚內(nèi)。整體隔音棚主要由可拆卸隔音墻板、頂板、散熱風(fēng)機(jī)及降噪防火消聲器組成。此方式降噪效果好,可實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)環(huán)境和作業(yè)邊界噪聲較大幅度的降低,但整體隔音棚安裝拆卸工作量大、時(shí)間長、能耗高,柴油機(jī)功率有所下降。
4.1.3降噪發(fā)電房
降噪發(fā)電房是指發(fā)電機(jī)制造生產(chǎn)商或鉆井施工方預(yù)先把發(fā)電機(jī)置于隔音房中,然后用于作業(yè)現(xiàn)場。降噪發(fā)電房一般由隔音墻體、隔音門、進(jìn)風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)及排氣消聲等部件構(gòu)成一個(gè)整體。此方法降噪效果較好,可實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)環(huán)境和作業(yè)邊界噪聲一定幅度的降低,安裝簡單方便,對(duì)發(fā)電機(jī)功率影響小。
4.1.4網(wǎng)電替代
利用網(wǎng)電作為鉆井主要?jiǎng)恿υ?,替代鉆井作業(yè)主要聲源動(dòng)力柴油機(jī)和電力發(fā)電機(jī)的使用。此方式減少了主要噪聲源,降噪效果明顯,可實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)環(huán)境和作業(yè)邊界噪聲大幅度的降低,并具較好的節(jié)能減排效果,現(xiàn)已得到各勘探鉆井作業(yè)公司的認(rèn)可和較普遍的推廣應(yīng)用,但網(wǎng)電應(yīng)用受施工周期、鉆井作業(yè)地點(diǎn)離網(wǎng)電的距離及地方電力網(wǎng)絡(luò)影響很大。
4.2.1隔音墻降噪實(shí)例
為了降低鉆井作業(yè)噪聲對(duì)井場周邊農(nóng)戶的影響危害,四川油氣田鉆井公司開展了采用隔音材料構(gòu)建的隔音擋墻的應(yīng)用。隔音擋墻一是在柴油機(jī)組和發(fā)電機(jī)擺放處以直角型形式布局,即圖1中的西南角;二是在柴油機(jī)組和發(fā)電機(jī)排氣方向以直線布局構(gòu)建,擋墻高度多數(shù)在3~4 m,如圖2所示。利用這些方式降噪的部分井隊(duì)作業(yè)邊界噪聲監(jiān)測結(jié)果見表5。從表5可看出,與常規(guī)鉆井作業(yè)相比,采用此方式降噪的鉆井作業(yè)在隔離后的相應(yīng)面(西面和南面)廠界噪聲降低幅度為5~20 dB(A),非隔離面相差不大;采用直角布局構(gòu)建比直線布局的降噪效果相對(duì)要好些,多降噪5~10 dB(A)。
表5 鉆井噪聲治理示范及作業(yè)邊界噪聲監(jiān)測結(jié)果Table5 Demonstrationofdrillingnoisecontrolandmonitoringresultsofoperationboundarynoise鉆機(jī)型號(hào)井號(hào)監(jiān)測日期主要聲源情況晝間值/dB(A)東面隔墻后南面西面北面?zhèn)渥?0型高石001-X23井2017-10-19柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)71.982.585.172.1兩單隔墻,各長約30m70型南充6井2017-10-24柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)65.684.077.474.5兩單隔墻,各長約30m50型瀘204井2017-02-07柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)61.066.776.269.2直角隔墻,總長約60m70型瀘203井2017-05-19柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)74.072.374.268.2直角隔墻,總長約50m70型天東002-X18井2017-09-12柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)61.772.466.878.2直角隔墻,總長約50m90型五探1井2017-08-30泥漿泵58.158.069.678.0直角隔墻,總長約70m(網(wǎng)電)
4.2.2整體隔聲棚降噪治理實(shí)例
中石化西南油氣田在新場區(qū)塊的一些鉆井作業(yè)隊(duì)對(duì)柴油機(jī)組采用整體隔音棚降噪治理(見圖3),如70139XN井隊(duì)施工的新場7井,該井隊(duì)使用ZJ70D電動(dòng)鉆機(jī),其5臺(tái)動(dòng)力機(jī)組采用整體隔音棚進(jìn)行了降噪治理;50103XN井隊(duì)施工的新場32井,該井隊(duì)使用ZJ50D電動(dòng)鉆機(jī),其4臺(tái)動(dòng)力機(jī)組采用整體隔音棚進(jìn)行了降噪治理。治理后兩個(gè)井隊(duì)的作業(yè)邊界晝間噪聲基本都約為65 dB(A),與沒有治理的井相比,作業(yè)邊界晝間噪聲有較大幅度降低,降低幅度為20~25 dB(A)。
4.2.3發(fā)電機(jī)噪聲的治理實(shí)例
劉占鵬等[9]對(duì)9 000 m鉆機(jī)發(fā)電機(jī)房開展了噪聲治理,主要通過消聲器選擇、排煙管設(shè)計(jì)、吸聲裝修、消聲風(fēng)罩設(shè)計(jì),分別有效地控制了柴油發(fā)電機(jī)組的排氣噪聲、機(jī)械噪聲和排風(fēng)噪聲,取得了較好的降噪效果(見表6)。其主要是在柴油機(jī)排氣管上安裝了抗性膨脹式消聲器,可以有效控制排氣噪聲;在排風(fēng)通道內(nèi)設(shè)計(jì)消聲結(jié)構(gòu),使排風(fēng)在通道內(nèi)有一段距離進(jìn)行緩沖,有效降低噪聲從機(jī)房內(nèi)向外輻射的強(qiáng)度;在發(fā)電房內(nèi)的房頂和長度方向的兩側(cè)墻壁安裝離心玻璃棉吸聲材料,裝修結(jié)構(gòu)為3層,外層為1 mm鍍鋅沖孔板,中間層為無堿度玻璃布,內(nèi)層為10 mm離心玻璃棉,在內(nèi)層與墻板中間留有40 mm厚空腔;機(jī)房墻板采用3 mm厚瓦欏鋼板制作;設(shè)計(jì)安裝特殊的消聲風(fēng)罩,并在風(fēng)罩內(nèi)涂消聲涂料,將發(fā)電機(jī)組散熱排風(fēng)向上方。
表6 噪聲治理效果Table6 Noisecontrolresults距離噪聲源/m1.57.015.0前方降噪/dB(A)26.018.314.8后方降噪/dB(A)21.6主發(fā)側(cè)降噪/dB(A)32.022.620.7
4.2.4網(wǎng)電替代實(shí)例
近年來,為了節(jié)能減排,減少噪聲污染危害并節(jié)約柴油,四川油氣田推廣實(shí)施了網(wǎng)電替代油技術(shù)的應(yīng)用,一些有條件的井隊(duì)實(shí)施了用地方網(wǎng)電替代柴油來作為鉆井的動(dòng)力提供源,實(shí)施井隊(duì)廠界噪聲有較明顯降低,與常規(guī)用柴油機(jī)組鉆井相比,最大降幅接近25 dB(A)。表7列出了部分網(wǎng)電應(yīng)用井廠界噪聲監(jiān)測結(jié)果,從表7可看出,實(shí)施井隊(duì)廠界晝間噪聲值僅超過GB 12348-2008的2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值晝間60 dB(A)約5~10 dB(A)。
表7 網(wǎng)電應(yīng)用井的作業(yè)邊界噪聲監(jiān)測結(jié)果Table7 Monitoringresultsoftheoperationboundarynoisefromthenetworkelectricapplicationwell鉆機(jī)型號(hào)井隊(duì)監(jiān)測日期主要聲源來源晝間值/dB(A)東面南面西面北面70型大深001-X4井2016-07-16鉆機(jī)、泥漿泵64.266.768.669.570型雙探9井2017-04-27鉆機(jī)、泥漿泵59.668.868.760.670型雙探10井2017-07-28鉆機(jī)、泥漿泵59.264.766.072.970型雙探12井2017-08-31鉆機(jī)、泥漿泵59.267.966.563.2
(1) 鉆井動(dòng)力柴油機(jī)、電力發(fā)電機(jī)是鉆井作業(yè)的主要聲源,也是鉆井作業(yè)邊界噪聲的主要貢獻(xiàn)源。按GB 12348-2008的2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值分析,四川油氣田常用40型、50型及70型鉆機(jī)所鉆井作業(yè)邊界晝間噪聲超標(biāo)率達(dá)97%以上,夜間超標(biāo)率100%。
(2) 四川油氣田常用的40型、50型和70型鉆機(jī)所鉆井的作業(yè)邊界晝夜噪聲最高值基本相同,只是70型和50型鉆機(jī)比40型鉆機(jī)的最小值約高3 dB(A)。
(3) 鉆井作業(yè)四邊邊界噪聲值相差大,最大相差值達(dá)25 dB(A)左右,主要是由于鉆井主要噪源動(dòng)力柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)組布局?jǐn)[放位置和設(shè)備布局原因造成;邊界噪聲最大值幾乎都接近90 dB(A),主要集中在動(dòng)力柴油機(jī)組布置方向邊界。
(4) 四川油氣田常用40型、50型及70型鉆機(jī)的鉆井作業(yè)邊界晝夜噪聲值相差極小,說明受外界噪聲影響干擾都十分小,主要聲源來源于自身作業(yè)的發(fā)聲設(shè)備。
(5) 對(duì)主要聲源采取實(shí)用有效的控制措施,能使鉆井作業(yè)環(huán)境和廠界噪聲得到較好的降噪效果,接近滿足相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
(6) 整體隔音棚、降噪發(fā)電房和網(wǎng)電替代是控制鉆井作業(yè)主要聲源,實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)環(huán)境和作業(yè)邊界噪聲降低,并確保鉆井排放達(dá)標(biāo),避免或減少噪聲稅交納的主要手段和措施。
(7) 合理考慮鉆井作業(yè)主要聲源設(shè)備動(dòng)力柴油機(jī)和電力發(fā)電機(jī)的擺放位置,適當(dāng)擴(kuò)大井場租用邊界,也是減少或避免噪聲稅交納的一種方式。
(8) 適當(dāng)減少井場員工連續(xù)工作時(shí)間,是減少作業(yè)環(huán)境噪聲對(duì)員工健康影響的一種方法。
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