典型油氣田NORM現狀調查

祝繼東，王紹林

(1.新疆維吾爾自治區輻射環境監督站，新疆 烏魯木齊，830011；2.中國原子能科學研究院，北京，102413)

0 引言

石油天然氣開發在國民經濟發展中占據著極為重要的地位，近年來，我國對石油、天然氣的需求量也越來越大。油氣勘探、開采及利用過程中，與之共生的天然放射性核素會隨油氣開采從地下儲集層向地面遷移，必然會對周圍輻射環境產生影響。石油開發中造成的放射性污染是20世紀80年代后期發現和注意到的問題[1]，在油氣工業NORM(天然放射性)問題的研究方面，國內的相關研究起步較晚，調查成果較少，對油氣工業的工藝流程及產污環節、NORM對人體產生照射以及進入環境造成污染的途徑和方式普遍缺乏了解。

本文主要調查了戈壁型和沙漠型兩種典型的油氣田的原油、油泥、處理工藝后端廢水、廢渣中NORM核素含量，可為評估我國油氣工業因NORM排放對周圍輻射環境造成的影響提供依據。

1 調查內容

1.1 調查對象與監測項目

本次調查的對象和監測項目見表1。

表 1 調查對象和監測項目

1.2 技術路線與分析方法

調查采用資料收集與實測相結合的方式進行。主要收集了油氣田開采及油氣集輸階段的相關資料，重點關注油氣處理聯合站及固廢液處理場內油、水、氣、油泥的流程走向、相關設施分布及主要設備信息。實測采用現場監測與取樣分析相結合的方式實施，根據油氣開采和集輸系統的工藝流程走向，進行現場γ輻射劑量率巡測，結合γ輻射劑量率巡測結果，采集原油、水、油泥和土樣品，樣品運抵實驗室后，經過實驗室預處理和實驗室分析，得出樣品中放射性核素的活度濃度監測結果。

按照《輻射環境監測技術規范》(HJ/T 61—2001)[2]的要求，各監測項目采用的方法及儀器見表 2。

表2 監測分析方法及儀器

2 調查結果與討論

2.1 調查結果

戈壁地形的油氣田調查中，油氣田的鉆井和油氣集輸環節各類介質樣品的天然放射性核素水平分布見圖1。

圖1 戈壁油氣田樣品中的天然放射性水平分布

對采集的泥漿、原油、油泥、水及渣土樣的監測結果顯示：① 油泥樣品放射性水平較高，其中來自固廢液處理站的油罐油垢中Ra-226含量達10 500 Bq/kg；② 管線泄漏油漬中Ra-226達到17 300 Bq/kg；③ 處理后的泥土中Ra-226為614 Bq/kg；④ 處理后的水中Ra-226為0.36 Bq/L。

沙漠地形的油氣田調查中，樣品中的天然放射性水平分布見圖2。對采集到的泥漿、原油、油泥、水及渣土樣品的監測結果顯示：① 泥漿樣品因含水量較高，其Ra-226等放射性核素含量低于沙漠環境樣品；② 油泥樣品中的Ra-226含量經聯合站分離后，到固廢液處理站時明顯降低；③ 與戈壁油田最大的區別是處理后的泥土中Ra-226水平明顯升高，達1 640 Bq/kg，已超過IAEA推薦的監管限值[9](1 Bq/g)，初步認為處理后端泥土放射性水平高低與土質、油泥處理工藝相關。

圖2 沙漠油氣田樣品中的天然放射性水平分布

2.2 監測數據對比分析

2.2.1聯合處理階段的數據對比分析(戈壁油氣田和沙漠油氣田)

不同地形油氣田聯合處理階段的樣品分析對比結果見圖3。對比監測結果表明：①戈壁油田的原油樣品中放射性核素含量比沙漠原油樣品高了30倍；②戈壁油田處理后的水樣品中放射性核素含量與沙漠油田水樣品大體相當。

圖3 不同地形油氣田聯合處理階段樣品分析結果對比

2.2.2固廢液處理階段的數據對比分析(戈壁油氣田和沙漠油氣田)

不同地形油田固廢液處理階段樣品分析對比結果見圖4。數據對比結果表明：①戈壁油氣田原油中的放射性水平高于沙漠原油，但沙漠油氣田油泥處理產生的泥土，放射性核素含量卻高于戈壁油田，且>1 Bq/g；②氣田監測數據水平較低。

關于戈壁油田天然放射性水平高于沙漠油田的原因推測與油泥處理工藝有關，戈壁油田采用熱解析處理工藝，沙漠油田則采用間歇式三級混合洗滌工藝。在熱解析處理過程中戈壁油田油泥中的放射性物質很可能以氣溶膠的形式排入環境，從而使得天然放射性水平增高。因此，戈壁油田固廢液處理站應重點關注空氣中的Po、Pb水平。

圖4 不同地形油氣田固廢液處理階段樣品分析結果對比

圖5 原油樣品分析結果對比

2.2.3原油樣品的對比分析(戈壁油田、沙漠油田)

為了解原油樣品天然放射性核素含量是否與油田所處地形條件有關，引入某沿海油田調查活動中獲取的原油樣品數據參與數據對比分析。原油樣品分析對比結果見圖 5。

數據對比結果表明：① 除Po-210外，戈壁原油中Ra-226等核素含量比沙漠原油高出幾倍到上百倍(其中，戈壁油田原油Ra-226含量為310 Bq/kg，比沙漠油田原油Ra-226含量9.9 Bq/kg高了30倍)；② 前期調查中針對沿海地區油田原油采集3個樣品進行分析，所有樣品中Ra-226含量低于戈壁原油，有2個樣品高于沙漠原油；③ 從數據上看，地質條件的不同未能明顯表現出原油中放射性水平的高低分布。推測可能原油放射性水平與油藏地質條件有關，巖石中的越高，原油放射性水平越高。

3 結論及建議

3.1 調查發現問題

(1)油泥樣品中放射性水平較高(最高達17 300 Bq/kg)，原油泄漏形成的地面油漬會造成設施場址地面的放射性污染，而放射性污染顆粒的再懸浮會造成操作人員的吸入內照射并可能擴散至場外造成環境污染；

(2)部分油田處理后擬回收利用的泥土中天然放射性水平偏高(1 640 Bq/kg)，有些已超過了監管限值(1 Bq/g)。初步認為處理后端泥土放射性水平高低與油泥處理工藝相關，如熱解析工藝是否客觀上加速了某些放射性核素的揮發等，但尚需獲取更多的數據加以驗證。此外，根據固廢液處理站的工藝設計，處理后的泥土中主要用于鋪路、填坑或鋪墊井場等，如Ra-226 含量較高，其造成的環境污染問題值得關注。

3.2 原因分析

(1)管線及罐體中的原油泄漏至地面，由于地面泥沙的過濾作用，使得放射性核素隨原油中的雜質一同沉積在地面及淺層土壤中，造成聯合處理站廠區地面土壤的放射性污染。

(2)污油泥處理工藝是以回收油分、無害化處置為目的，而非放射性污染的去除手段。油泥中的放射性核素含量會伴隨加熱、洗滌等過程有所降低，但仍會有部分放射性核素殘留，因此處理后泥土的去向及用途值得關注。

3.3 建議

本次調查是針對典型油氣田開展的國內首次聯合調查行動，獲取了油氣開采與處理設施NORM問題的第一手資料，通過調查發現油泥樣品中放射性水平較高，原油泄漏形成的地面油漬會造成設施場址地面的放射性污染；部分油田處理后擬回收利用的泥土中天然放射性水平偏高，有些已超監管限值；初步認為處理后端泥土放射性水平高低與油泥處理工藝相關。

建議開展油氣工業從業人員的受照劑量調查，對油氣企業再利用的處理后端泥土實施跟蹤調查；對洗滌型油泥處理工藝，在泥土外運前加測泥土中的天然放射性核素含量，尤其是Ra-226含量；對于加熱型油泥處理工藝，重點關注設施周圍環境空氣中的放射性水平，尤其是氡、Pb-210、Po-210的水平。