四川油氣田常規(guī)鉆井作業(yè)邊界噪聲調(diào)查與分析

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

隨著國家對環(huán)境質(zhì)量要求的日益嚴格，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，由于對鉆井作業(yè)清潔生產(chǎn)的推進實施，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，長期在高強度噪聲環(huán)境中進行鉆井施工，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，導致反應(yīng)遲鈍，差錯上升，還會掩蔽安全信號，并可能由此導致安全事故發(fā)生幾率的提高[1-5]?！董h(huán)保稅法》于2018年1月1日起實施執(zhí)行，為了進一步加強對鉆井作業(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，對指導鉆井作業(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)不同鉆機動力柴油機及發(fā)電機配置表Table1 PowerdieselengineandgeneratorconfigurationfordifferentdrillingrigoperationsinSichuanoilandgasfield鉆機型號動力柴油機電力發(fā)電機型號數(shù)量型號數(shù)量備注70型(ZJ70L)G12V190PZLG-34臺(一般用2備2)CAT34062臺(用1備1)50型(ZJ50L)G12V190PZLG-33臺(一般用2備1)CAT34062臺(用1備1)40型G12V190PZLJ-33臺(一般用2備1)CAT34062臺(用1備1)

本文較詳細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，對結(jié)果進行了簡要分析，提出并分析了一些針對性防控措施，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。

1 鉆井作業(yè)基本情況

1.1 鉆機類型及動電力設(shè)備配置情況

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主要為機械鉆機，常用鉆機類型為40型、50型及70型鉆機，鉆機配動力柴油機的主要型號為G12V190PZLG-3,電力發(fā)電機主要使用CAT3406T和Z12V190BD-2等。不同鉆機配置的柴油機和發(fā)電機情況見表1。

1.2 鉆井井場布局情況

四川油氣田對不同類型鉆機的井場構(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 不同鉆機鉆井井場面積構(gòu)建標準Table2 Constructionstandardforwellpadwithdifferentdrillingrigs鉆機型號井場長/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

2 鉆井作業(yè)噪聲基本情況

2.1 鉆井作業(yè)聲源監(jiān)測調(diào)查情況

鉆井作業(yè)噪聲源主要來源于鉆井動力柴油機、電力發(fā)電機、泥漿泵及其高壓液體管渠匯振動、泥漿振動篩的機械振動、鉆頭破碎地層造成的鉆桿的振動,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力柴油機、電力發(fā)電機。因此，鉆井作業(yè)邊界聲源也主要來源于鉆井動力柴油機、電力發(fā)電機。

2.2 鉆井作業(yè)邊界噪聲監(jiān)測調(diào)查情況

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)境噪聲排放標準》中規(guī)定的方法和標準進行監(jiān)測評定。鉆井作業(yè)邊界為鉆井井場租征占用地的邊界，評價量為等效連續(xù)A聲級；晝間值是指在6：00～22：00時段的測試值，夜間值是指在22：00～次日6：00時段的測試值；評價標準按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隊號40462隊40113隊40901隊50663隊50658隊CCDC-501隊70573隊70576隊鉆機類型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102.9105.3105.4106.2105.1108.7102.9106.4 發(fā)電機97.097.8101.898.8101.6107.595.298.5 泥漿泵88.290.790.898.495.191.787.295.1 振動篩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)查時各井隊均為正常鉆井。2.“-”表示監(jiān)測調(diào)查時此設(shè)備沒有工作,沒有進行噪聲監(jiān)測。3.由于鉆井作業(yè)時,多數(shù)發(fā)聲設(shè)備都必須同時工作,因此各設(shè)備噪聲監(jiān)測值都會受其他發(fā)聲設(shè)備的影響,即說明各設(shè)備單獨工作時的噪聲值應(yīng)小于此值。4.柴油機及發(fā)電機只監(jiān)測了其機體處噪聲值,未監(jiān)測排氣噪聲。

表4 不同類型鉆機鉆井作業(yè)邊界噪聲調(diào)查監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計分析表Table4 Statisticalanalysisoftheinvestigationresultsandboundarynoisemonitoringduringdrillingoperationswithdifferenttypesofdrillingmachines鉆機型號井隊數(shù)量/個監(jiān)測年份晝間監(jiān)測夜間監(jiān)測測點/個噪聲區(qū)間/dB(A)最大差值/dB(A)測點超標率①/%測點/個噪聲區(qū)間/dB(A)最大差值/dB(A)測點超標率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超標測點數(shù)占總測點數(shù)的比率。

的2級標準限值進行評定，即晝間60 dB(A),夜間50 dB(A)；測點按井場東西南北四周邊界外1 m處各邊界分別布1～3個點，單個井場邊界總布點數(shù)分別為4～11個[6]，具體布點示意圖如圖1所示。

3 監(jiān)測調(diào)查結(jié)果及分析

3.1 監(jiān)測調(diào)查結(jié)果

由于不同鉆機型號井場動力柴油機使用數(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)查隨機抽取了四川油氣田常用機械鉆機40型、50型及70型各15口井進行調(diào)查分析，監(jiān)測統(tǒng)計結(jié)果分別見表4。

3.2 結(jié)果分析

3.2.1超標率情況

從表4可看出，按GB 12348-2008的2級標準限值，即晝間60 dB(A)、夜間50 dB(A)評價；40型、50型及70型鉆機的鉆井作業(yè)邊界晝間噪聲超標率分別為97.8%、98.9%和98.7%，夜間超標率均為100%，說明鉆井作業(yè)邊界噪聲超標嚴重。

3.2.2邊界噪聲值情況

從表4可看出，40型鉆機鉆井的作業(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型鉆機基本相同，只是最小值約高3 dB(A)。各類型鉆機鉆井作業(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值班房和材料房，同時離主要鉆井作業(yè)聲源柴油機組和發(fā)電房相對較遠；邊界噪聲最大值幾乎都接近90 dB(A)，主要集中在動力柴油機組布置方向邊界，即圖1所示的南面，因柴油機是鉆井作業(yè)最大噪聲源。同時，此邊界離動力柴油機組最近，受其影響最嚴重。

3.2.3邊界噪聲值差值情況

從表4可看出，3個類型鉆機鉆井的作業(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，主要原因是鉆井隊主要聲源柴油機組和發(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)備都擺放在同一個方位。但3個類型鉆機鉆井作業(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]。

4 鉆井噪聲治理示范及其效果分析

4.1 鉆井作業(yè)噪聲防治主要措施分析

產(chǎn)生噪聲污染有3個因素：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，主要原因為：①屬于流動作業(yè)，作業(yè)周期較短，治理設(shè)施難于長期固定；②主要聲源動力柴油機組輸出連接設(shè)備較多，周邊環(huán)境空間有限，治理措施難以實施；③井場聲源設(shè)備多且分散，難以全面控制治理。但對主要聲源采取一些實用有效的控制措施，會達到事半功倍的效果，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)排放標準要求。

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)備動力柴油機和電力發(fā)電機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，無法實現(xiàn)對其他方向和作業(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，但不能實現(xiàn)對非阻離方向作業(yè)邊界的降噪。

4.1.2整體隔音棚

構(gòu)建一個整體隔音棚，把動力柴油機組置于此隔音棚內(nèi)。整體隔音棚主要由可拆卸隔音墻板、頂板、散熱風機及降噪防火消聲器組成。此方式降噪效果好，可實現(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、時間長、能耗高，柴油機功率有所下降。

4.1.3降噪發(fā)電房

降噪發(fā)電房是指發(fā)電機制造生產(chǎn)商或鉆井施工方預(yù)先把發(fā)電機置于隔音房中，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、進風軸流風機及排氣消聲等部件構(gòu)成一個整體。此方法降噪效果較好，可實現(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，對發(fā)電機功率影響小。

4.1.4網(wǎng)電替代

利用網(wǎng)電作為鉆井主要動力源，替代鉆井作業(yè)主要聲源動力柴油機和電力發(fā)電機的使用。此方式減少了主要噪聲源，降噪效果明顯，可實現(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)地點離網(wǎng)電的距離及地方電力網(wǎng)絡(luò)影響很大。

4.2 鉆井噪聲治理示范實例及其效果

4.2.1隔音墻降噪實例

為了降低鉆井作業(yè)噪聲對井場周邊農(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組和發(fā)電機擺放處以直角型形式布局，即圖1中的西南角；二是在柴油機組和發(fā)電機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鉆機型號井號監(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、發(fā)電機71.982.585.172.1兩單隔墻,各長約30m70型南充6井2017-10-24柴油機、發(fā)電機65.684.077.474.5兩單隔墻,各長約30m50型瀘204井2017-02-07柴油機、發(fā)電機61.066.776.269.2直角隔墻,總長約60m70型瀘203井2017-05-19柴油機、發(fā)電機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、發(fā)電機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例

中石化西南油氣田在新場區(qū)塊的一些鉆井作業(yè)隊對柴油機組采用整體隔音棚降噪治理(見圖3)，如70139XN井隊施工的新場7井，該井隊使用ZJ70D電動鉆機，其5臺動力機組采用整體隔音棚進行了降噪治理；50103XN井隊施工的新場32井，該井隊使用ZJ50D電動鉆機，其4臺動力機組采用整體隔音棚進行了降噪治理。治理后兩個井隊的作業(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)電機噪聲的治理實例

劉占鵬等[9]對9 000 m鉆機發(fā)電機房開展了噪聲治理，主要通過消聲器選擇、排煙管設(shè)計、吸聲裝修、消聲風罩設(shè)計，分別有效地控制了柴油發(fā)電機組的排氣噪聲、機械噪聲和排風噪聲，取得了較好的降噪效果(見表6)。其主要是在柴油機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；在排風通道內(nèi)設(shè)計消聲結(jié)構(gòu)，使排風在通道內(nèi)有一段距離進行緩沖，有效降低噪聲從機房內(nèi)向外輻射的強度；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；機房墻板采用3 mm厚瓦欏鋼板制作；設(shè)計安裝特殊的消聲風罩，并在風罩內(nèi)涂消聲涂料，將發(fā)電機組散熱排風向上方。

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，四川油氣田推廣實施了網(wǎng)電替代油技術(shù)的應(yīng)用，一些有條件的井隊實施了用地方網(wǎng)電替代柴油來作為鉆井的動力提供源，實施井隊廠界噪聲有較明顯降低，與常規(guī)用柴油機組鉆井相比，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，實施井隊廠界晝間噪聲值僅超過GB 12348-2008的2級標準限值晝間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鉆機型號井隊監(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、泥漿泵64.266.768.669.570型雙探9井2017-04-27鉆機、泥漿泵59.668.868.760.670型雙探10井2017-07-28鉆機、泥漿泵59.264.766.072.970型雙探12井2017-08-31鉆機、泥漿泵59.267.966.563.2

5 結(jié) 語

(1) 鉆井動力柴油機、電力發(fā)電機是鉆井作業(yè)的主要聲源，也是鉆井作業(yè)邊界噪聲的主要貢獻源。按GB 12348-2008的2級標準限值分析，四川油氣田常用40型、50型及70型鉆機所鉆井作業(yè)邊界晝間噪聲超標率達97%以上，夜間超標率100%。

(2) 四川油氣田常用的40型、50型和70型鉆機所鉆井的作業(yè)邊界晝夜噪聲最高值基本相同，只是70型和50型鉆機比40型鉆機的最小值約高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25 dB(A)左右，主要是由于鉆井主要噪源動力柴油機和發(fā)電機組布局擺放位置和設(shè)備布局原因造成；邊界噪聲最大值幾乎都接近90 dB(A)，主要集中在動力柴油機組布置方向邊界。

(4) 四川油氣田常用40型、50型及70型鉆機的鉆井作業(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) 對主要聲源采取實用有效的控制措施，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)排放標準要求。

(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，并確保鉆井排放達標，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)備動力柴油機和電力發(fā)電機的擺放位置，適當擴大井場租用邊界，也是減少或避免噪聲稅交納的一種方式。

(8) 適當減少井場員工連續(xù)工作時間，是減少作業(yè)環(huán)境噪聲對員工健康影響的一種方法。

[1] 潘琦， 劉貞周. 鉆井噪聲對環(huán)境影響的初步探索[J]. 石油與天然氣化工， 1990, 19(1): 53-57.

[2] 王太平， 羽保林， 趙勝英. 鉆井噪音對環(huán)境的影響[J]. 天然氣工業(yè)， 2003, 23(1): 63-66.

[3] 張維仕, 黃鼎, 劉洪強, 等. 鉆井噪聲的現(xiàn)場實測與治理對策分析[J]. 石油與天然氣化工, 2015, 44(2): 110-112.

[4] 李西安. 井場噪聲的危害與防治[J]. 油氣田環(huán)境保護， 1993, 3(3): 29-31.

[5] 王太平， 牛伏軍. 石油鉆井噪音對環(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.

[6] 陳立榮， 楊繼武. 鉆井生產(chǎn)崗位的聲環(huán)境試驗[J]. 天然氣工業(yè)， 1993, 13(3): 95-96.

[7] 趙永亮. 網(wǎng)電鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 石油石化節(jié)能與減排, 2012， 2(5): 16-20.

[8] 種法國. 油氣田鉆井地面動力設(shè)各噪聲污染控制研究[J]. 石油工程建設(shè)， 2010, 36(3): 142-145.

[9] 劉占鵬， 許益民， 黃咸璞， 等. 9 000 m鉆機發(fā)電機房噪聲控制與應(yīng)用[J]. 石油礦場機械， 2013， 42(9)： 85-89.