鉆井噪聲的環(huán)境影響削減措施和效果

李 偉 劉 洋 叢麗麗 張瑞成 白貞愛(ài)

摘要柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)和絞車是鉆井現(xiàn)場(chǎng)主要噪音源,聲級(jí)峰可達(dá)到120dB。井場(chǎng)邊界噪音超過(guò)相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),對(duì)家禽、動(dòng)物和魚類有顯著的影響。對(duì)主要噪聲源進(jìn)行局部削減,仍然需在井場(chǎng)的聲環(huán)境敏感側(cè)設(shè)置隔音墻。

關(guān)鍵詞鉆井;噪音;環(huán)境

中圖分類號(hào)TE21;TB535文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739(2009)22-0268-02

1噪聲源、源強(qiáng)、衰減特性

柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)和絞車是鉆井現(xiàn)場(chǎng)主要噪聲源。對(duì)常用3 200m和4 500m鉆機(jī)監(jiān)測(cè)表明,在鉆進(jìn)及起下鉆的條件下,柴油機(jī)冷卻風(fēng)扇處噪聲為106dB,氣缸處噪聲為112dB,排氣管噪聲為120dB,機(jī)房平均噪聲為103dB。鉆臺(tái)快速放氣閥產(chǎn)生的高速氣流噪聲為118dB,傳動(dòng)鏈條處噪聲為110.3dB,司鉆操作臺(tái)處噪聲為93dB,沿柴油機(jī)冷卻風(fēng)扇方向井場(chǎng)邊界處為88.8dB。在靠近井場(chǎng)區(qū)域,衰減的幅度較快,每10m噪聲級(jí)衰減2～3dB,從60m以后聲級(jí)衰減的幅度緩慢,80m、90m處,每10m衰減幅度為0.5～1.0dB。

2006年4月,國(guó)外專業(yè)公司對(duì)1個(gè)746kW的鉆機(jī)噪聲進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),其井架荷載2 535~3 336kN,鉆井深度3 656~4 752m,距離柴油機(jī)散熱器3m處為100~102dB,距離鉆機(jī)3m處正常值85dB、剎車時(shí)峰值105dB,距305m處可清晰聽到剎車的聲音。

2002年9月23~24日,AEC對(duì)25型鉆機(jī)主要源的噪音水平進(jìn)行調(diào)查。絞車和柴油機(jī)之間設(shè)有隔音罩,泥漿泵柴油sm 、柴油發(fā)電機(jī)設(shè)有隔音罩,進(jìn)氣和排氣管均設(shè)消音器,鉆井進(jìn)深200m,平均鉆速0.5m/h,沒(méi)有進(jìn)行絞車操作。距離井筒1m處的噪聲為101dB,距震動(dòng)篩3m處為76.6dB,距泥漿泵3m處為80.5dB。

雖然裝備和負(fù)荷的變化,會(huì)使源強(qiáng)有所差異,但總體可視為連續(xù)穩(wěn)態(tài)的噪聲源,距離鉆臺(tái)5m處,等效噪聲達(dá)到94.9dB,頻譜特征在31.5～16.0kHz范圍,聲壓級(jí)隨頻率增大呈增強(qiáng)趨勢(shì),在125Hz達(dá)到峰值后,逐漸衰減,高頻區(qū)聲壓級(jí)的衰減速率相對(duì)較大。

2對(duì)環(huán)境的影響

雖然具有很強(qiáng)的分散性和流動(dòng)性,對(duì)于鉆井作業(yè)的噪聲排放,各級(jí)環(huán)境保護(hù)行政管理部門依然執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348-2008)。這一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不同環(huán)境條件下的廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)值,晝間和夜間分別為55~70dB和45~50dB,夜間頻繁突發(fā)的噪聲峰值不準(zhǔn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值10dB,夜間偶然突發(fā)的噪聲(如短促鳴笛聲)峰值不準(zhǔn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值15dB。美國(guó)加利福尼亞和其他一些州規(guī)定,鉆井活動(dòng)可能使附近的環(huán)境敏感區(qū)(居住區(qū)、學(xué)校、教堂、公園或醫(yī)院)白天噪聲增加5dB或夜間增加3dB時(shí),需要采取隔音措施。

隨著石油工業(yè)的發(fā)展和社會(huì)環(huán)境的變化,越來(lái)越多的鉆井作業(yè)地點(diǎn)靠近居民區(qū)等聲環(huán)境敏感區(qū),噪聲擾民問(wèn)題越來(lái)越突出。即使人口相對(duì)分散的農(nóng)村,也經(jīng)常發(fā)生與養(yǎng)殖業(yè)有關(guān)的環(huán)境投訴和賠償,有些研究成果已給出了定量數(shù)據(jù),突發(fā)性噪聲超過(guò)75dB時(shí),狐、貂等動(dòng)物表現(xiàn)出驚嚇和不安;圈養(yǎng)的雞、鴨,會(huì)因受到驚嚇而出現(xiàn)產(chǎn)下軟皮蛋、畸形蛋、無(wú)殼蛋以及拉稀等現(xiàn)象,致使產(chǎn)蛋率普遍下降30%左右;散養(yǎng)的雞、鴨產(chǎn)蛋量約下降20%。超過(guò)80dB時(shí),懷孕的雌性狐、貂等動(dòng)物很容易流產(chǎn);圈養(yǎng)的雞、鴨會(huì)出現(xiàn)鼓籠、碰撞等現(xiàn)象,造成傷亡,其數(shù)量約占總飼養(yǎng)量的10%。距離鉆臺(tái)40m、等效噪聲71.1dB,鯉魚的攝食受到影響;距離鉆臺(tái)20m、等效噪聲76.6dB,鯉魚生長(zhǎng)受到顯著影響;等效噪聲達(dá)到94.9dB時(shí),鯉魚生長(zhǎng)能下降77.5%,攝食能下降28.2%。

3防噪措施及效果

針對(duì)上述噪聲源和環(huán)境影響,國(guó)內(nèi)外一些鉆井公司采取一些消音、隔音措施,有效減輕噪聲污染。柴油機(jī)設(shè)隔聲屏,隔聲量為40～50dB。排氣管設(shè)計(jì)高效能消音器,同時(shí)抑制低頻和高頻噪聲,消聲量為35～40dB。剎車噪聲削減由3個(gè)部分組成,在絞車機(jī)架上設(shè)吸音率不低于NR85的吸音、抗回音的襯里,覆蓋率至少達(dá)到50%。絞車設(shè)隔音罩,盡可能覆蓋所有區(qū)域,包括纜繩的走行區(qū)域。安裝高度不少于0.457m的可拆卸隔音屏,隔絕開孔處的噪音,隔音屏聲削減值STC-26。采取這些措施,鉆臺(tái)地面峰值可削減13~17dB,距鉆臺(tái)61m處噪聲減少7dB,到91.4m處聽不到剎車聲。在高出地面6.7~7.9m的鉆臺(tái)安裝隔音墻,對(duì)鉆機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行覆蓋,在聲敏感側(cè)安裝隔音片,可進(jìn)一步削減噪音。1家噪音治理公司使用一種隔音屏,其安裝不會(huì)影響井架人字形大門或大鉗的操作,在鉆臺(tái)周圍安裝高度可達(dá)6.1m。新開發(fā)一種消音系統(tǒng)用于沖擊鉆井,包括外殼和隔音材料,外殼為高壽命塑料,開孔薄鋁板作為隔音材料。即使在嚴(yán)重震動(dòng)的條件下,也能有效消聲,而且不吸收潮氣,材料輕,且易于拆卸,消音能力為10dB。

對(duì)主要噪聲源進(jìn)行局部削減后,鉆井噪聲排放依然不能達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)的規(guī)定,必須在井場(chǎng)的聲環(huán)境敏感側(cè)設(shè)置隔音墻?？筛鶕?jù)噪聲源、受影響區(qū)的高度、與隔音墻的距離確定隔音墻的高度。采用6.1m高的空集裝箱作為隔音墻,在隔音墻內(nèi)側(cè)穩(wěn)定在70dB,外側(cè)為51~57dBA。有一種可拆卸式隔音墻,隔音片由鋼網(wǎng)格支撐,高度4.88m,可削減噪聲18~20dB,距鉆機(jī)182m 處保持鉆前的水平。

4結(jié)論

柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)和絞車是鉆井現(xiàn)場(chǎng)主要噪聲源,最高可達(dá)120dB,下套管、鉆桿運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)引起較大的噪聲。如果不采取有效的削減措施,井場(chǎng)噪聲不能達(dá)標(biāo)排放,并會(huì)對(duì)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。在優(yōu)化設(shè)備布置、對(duì)主要噪聲源進(jìn)行局部削減的基礎(chǔ)上,還應(yīng)在井場(chǎng)的聲環(huán)境敏感側(cè)設(shè)置隔音墻,以符合相應(yīng)的聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

5參考文獻(xiàn)

[1] 王太平,牛伏軍,董鵬昌,等.石油鉆井噪音對(duì)環(huán)境的影響及治理措施初探[J].石油與天然氣化工,2002,31(3):168-170.

[2] 孫耀,陳民山,陳聚法,等.石油鉆井噪聲與振動(dòng)對(duì)鯉魚(Cyprinus carpio)能量收支的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2008,28(8):3527-3534.

[3] 王文團(tuán),張曉東,劉長(zhǎng)春.突發(fā)噪聲對(duì)養(yǎng)殖業(yè)的影響與評(píng)價(jià)方法的探討[J].噪聲與振動(dòng)控制,2002(1):40-41.

[4] 潘琦,劉貞周.鉆井噪聲對(duì)環(huán)境影響的初步探索[J].石油與天然氣化工,1990,19(1):53-56.