鉆井噪聲的環境影響削減措施和效果

李 偉 劉 洋 叢麗麗 張瑞成 白貞愛

摘要柴油機、發電機和絞車是鉆井現場主要噪音源,聲級峰可達到120dB。井場邊界噪音超過相關環境標準,對家禽、動物和魚類有顯著的影響。對主要噪聲源進行局部削減,仍然需在井場的聲環境敏感側設置隔音墻。

關鍵詞鉆井;噪音;環境

中圖分類號TE21;TB535文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)22-0268-02

1噪聲源、源強、衰減特性

柴油機、發電機和絞車是鉆井現場主要噪聲源。對常用3 200m和4 500m鉆機監測表明,在鉆進及起下鉆的條件下,柴油機冷卻風扇處噪聲為106dB,氣缸處噪聲為112dB,排氣管噪聲為120dB,機房平均噪聲為103dB。鉆臺快速放氣閥產生的高速氣流噪聲為118dB,傳動鏈條處噪聲為110.3dB,司鉆操作臺處噪聲為93dB,沿柴油機冷卻風扇方向井場邊界處為88.8dB。在靠近井場區域,衰減的幅度較快,每10m噪聲級衰減2～3dB,從60m以后聲級衰減的幅度緩慢,80m、90m處,每10m衰減幅度為0.5～1.0dB。

2006年4月,國外專業公司對1個746kW的鉆機噪聲進行現場監測,其井架荷載2 535~3 336kN,鉆井深度3 656~4 752m,距離柴油機散熱器3m處為100~102dB,距離鉆機3m處正常值85dB、剎車時峰值105dB,距305m處可清晰聽到剎車的聲音。

2002年9月23~24日,AEC對25型鉆機主要源的噪音水平進行調查。絞車和柴油機之間設有隔音罩,泥漿泵柴油sm 、柴油發電機設有隔音罩,進氣和排氣管均設消音器,鉆井進深200m,平均鉆速0.5m/h,沒有進行絞車操作。距離井筒1m處的噪聲為101dB,距震動篩3m處為76.6dB,距泥漿泵3m處為80.5dB。

雖然裝備和負荷的變化,會使源強有所差異,但總體可視為連續穩態的噪聲源,距離鉆臺5m處,等效噪聲達到94.9dB,頻譜特征在31.5～16.0kHz范圍,聲壓級隨頻率增大呈增強趨勢,在125Hz達到峰值后,逐漸衰減,高頻區聲壓級的衰減速率相對較大。

2對環境的影響

雖然具有很強的分散性和流動性,對于鉆井作業的噪聲排放,各級環境保護行政管理部門依然執行《工業企業廠界環境噪聲排放標準》(GB 12348-2008)。這一標準規定不同環境條件下的廠界噪聲標準值,晝間和夜間分別為55~70dB和45~50dB,夜間頻繁突發的噪聲峰值不準超過標準值10dB,夜間偶然突發的噪聲(如短促鳴笛聲)峰值不準超過標準值15dB。美國加利福尼亞和其他一些州規定,鉆井活動可能使附近的環境敏感區(居住區、學校、教堂、公園或醫院)白天噪聲增加5dB或夜間增加3dB時,需要采取隔音措施。

隨著石油工業的發展和社會環境的變化,越來越多的鉆井作業地點靠近居民區等聲環境敏感區,噪聲擾民問題越來越突出。即使人口相對分散的農村,也經常發生與養殖業有關的環境投訴和賠償,有些研究成果已給出了定量數據,突發性噪聲超過75dB時,狐、貂等動物表現出驚嚇和不安;圈養的雞、鴨,會因受到驚嚇而出現產下軟皮蛋、畸形蛋、無殼蛋以及拉稀等現象,致使產蛋率普遍下降30%左右;散養的雞、鴨產蛋量約下降20%。超過80dB時,懷孕的雌性狐、貂等動物很容易流產;圈養的雞、鴨會出現鼓籠、碰撞等現象,造成傷亡,其數量約占總飼養量的10%。距離鉆臺40m、等效噪聲71.1dB,鯉魚的攝食受到影響;距離鉆臺20m、等效噪聲76.6dB,鯉魚生長受到顯著影響;等效噪聲達到94.9dB時,鯉魚生長能下降77.5%,攝食能下降28.2%。

3防噪措施及效果

針對上述噪聲源和環境影響,國內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。柴油機設隔聲屏,隔聲量為40～50dB。排氣管設計高效能消音器,同時抑制低頻和高頻噪聲,消聲量為35～40dB。剎車噪聲削減由3個部分組成,在絞車機架上設吸音率不低于NR85的吸音、抗回音的襯里,覆蓋率至少達到50%。絞車設隔音罩,盡可能覆蓋所有區域,包括纜繩的走行區域。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,鉆臺地面峰值可削減13~17dB,距鉆臺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的鉆臺安裝隔音墻,對鉆機結構進行覆蓋,在聲敏感側安裝隔音片,可進一步削減噪音。1家噪音治理公司使用一種隔音屏,其安裝不會影響井架人字形大門或大鉗的操作,在鉆臺周圍安裝高度可達6.1m。新開發一種消音系統用于沖擊鉆井,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。即使在嚴重震動的條件下,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。

對主要噪聲源進行局部削減后,鉆井噪聲排放依然不能達到有關標準、法規的規定,必須在井場的聲環境敏感側設置隔音墻?？筛鶕肼曉?、受影響區的高度、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,在隔音墻內側穩定在70dB,外側為51~57dBA。有一種可拆卸式隔音墻,隔音片由鋼網格支撐,高度4.88m,可削減噪聲18~20dB,距鉆機182m 處保持鉆前的水平。

4結論

柴油機、發電機和絞車是鉆井現場主要噪聲源,最高可達120dB,下套管、鉆桿運轉會引起較大的噪聲。如果不采取有效的削減措施,井場噪聲不能達標排放,并會對養殖業產生較大的負面影響。在優化設備布置、對主要噪聲源進行局部削減的基礎上,還應在井場的聲環境敏感側設置隔音墻,以符合相應的聲環境質量標準。

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