李 伟 刘 洋 丛丽丽 张瑞成 白贞爱

摘要柴油机、发电机和绞车是钻井现场主要噪音源,声级峰可达到120dB。井场边界噪音超过相关环境标准,对家禽、动物和鱼类有显著的影响。对主要噪声源进行局部削减,仍然需在井场的声环境敏感侧设置隔音墙。

关键词钻井;噪音;环境

中图分类号TE21;TB535文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)22-0268-02

1噪声源、源强、衰减特性

柴油机、发电机和绞车是钻井现场主要噪声源。对常用3 200m和4 500m钻机监测表明,在钻进及起下钻的条件下,柴油机冷却风扇处噪声为106dB,气缸处噪声为112dB,排气管噪声为120dB,机房平均噪声为103dB。钻台快速放气阀产生的高速气流噪声为118dB,传动链条处噪声为110.3dB,司钻操作台处噪声为93dB,沿柴油机冷却风扇方向井场边界处为88.8dB。在靠近井场区域,衰减的幅度较快,每10m噪声级衰减2～3dB,从60m以后声级衰减的幅度缓慢,80m、90m处,每10m衰减幅度为0.5～1.0dB。

2006年4月,国外专业公司对1个746kW的钻机噪声进行现场监测,其井架荷载2 535~3 336kN,钻井深度3 656~4 752m,距离柴油机散热器3m处为100~102dB,距离钻机3m处正常值85dB、刹车时峰值105dB,距305m处可清晰听到刹车的声音。

2002年9月23~24日,AEC对25型钻机主要源的噪音水平进行调查。绞车和柴油机之间设有隔音罩,泥浆泵柴油sm 、柴油发电机设有隔音罩,进气和排气管均设消音器,钻井进深200m,平均钻速0.5m/h,没有进行绞车操作。距离井筒1m处的噪声为101dB,距震动筛3m处为76.6dB,距泥浆泵3m处为80.5dB。

虽然装备和负荷的变化,会使源强有所差异,但总体可视为连续稳态的噪声源,距离钻台5m处,等效噪声达到94.9dB,频谱特征在31.5～16.0kHz范围,声压级随频率增大呈增强趋势,在125Hz达到峰值后,逐渐衰减,高频区声压级的衰减速率相对较大。

2对环境的影响

虽然具有很强的分散性和流动性,对于钻井作业的噪声排放,各级环境保护行政管理部门依然执行《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB 12348-2008)。这一标准规定不同环境条件下的厂界噪声标准值,昼间和夜间分别为55~70dB和45~50dB,夜间频繁突发的噪声峰值不准超过标准值10dB,夜间偶然突发的噪声(如短促鸣笛声)峰值不准超过标准值15dB。美国加利福尼亚和其他一些州规定,钻井活动可能使附近的环境敏感区(居住区、学校、教堂、公园或医院)白天噪声增加5dB或夜间增加3dB时,需要采取隔音措施。

随着石油工业的发展和社会环境的变化,越来越多的钻井作业地点靠近居民区等声环境敏感区,噪声扰民问题越来越突出。即使人口相对分散的农村,也经常发生与养殖业有关的环境投诉和赔偿,有些研究成果已给出了定量数据,突发性噪声超过75dB时,狐、貂等动物表现出惊吓和不安;圈养的鸡、鸭,会因受到惊吓而出现产下软皮蛋、畸形蛋、无壳蛋以及拉稀等现象,致使产蛋率普遍下降30%左右;散养的鸡、鸭产蛋量约下降20%。超过80dB时,怀孕的雌性狐、貂等动物很容易流产;圈养的鸡、鸭会出现鼓笼、碰撞等现象,造成伤亡,其数量约占总饲养量的10%。距离钻台40m、等效噪声71.1dB,鲤鱼的摄食受到影响;距离钻台20m、等效噪声76.6dB,鲤鱼生长受到显著影响;等效噪声达到94.9dB时,鲤鱼生长能下降77.5%,摄食能下降28.2%。

3防噪措施及效果

针对上述噪声源和环境影响,国内外一些钻井公司采取一些消音、隔音措施,有效减轻噪声污染。柴油机设隔声屏,隔声量为40～50dB。排气管设计高效能消音器,同时抑制低频和高频噪声,消声量为35～40dB。刹车噪声削减由3个部分组成,在绞车机架上设吸音率不低于NR85的吸音、抗回音的衬里,覆盖率至少达到50%。绞车设隔音罩,尽可能覆盖所有区域,包括缆绳的走行区域。安装高度不少于0.457m的可拆卸隔音屏,隔绝开孔处的噪音,隔音屏声削减值STC-26。采取这些措施,钻台地面峰值可削减13~17dB,距钻台61m处噪声减少7dB,到91.4m处听不到刹车声。在高出地面6.7~7.9m的钻台安装隔音墙,对钻机结构进行覆盖,在声敏感侧安装隔音片,可进一步削减噪音。1家噪音治理公司使用一种隔音屏,其安装不会影响井架人字形大门或大钳的操作,在钻台周围安装高度可达6.1m。新开发一种消音系统用于冲击钻井,包括外壳和隔音材料,外壳为高寿命塑料,开孔薄铝板作为隔音材料。即使在严重震动的条件下,也能有效消声,而且不吸收潮气,材料轻,且易于拆卸,消音能力为10dB。

对主要噪声源进行局部削减后,钻井噪声排放依然不能达到有关标准、法规的规定,必须在井场的声环境敏感侧设置隔音墙。可根据噪声源、受影响区的高度、与隔音墙的距离确定隔音墙的高度。采用6.1m高的空集装箱作为隔音墙,在隔音墙内侧稳定在70dB,外侧为51~57dBA。有一种可拆卸式隔音墙,隔音片由钢网格支撑,高度4.88m,可削减噪声18~20dB,距钻机182m 处保持钻前的水平。

4结论

柴油机、发电机和绞车是钻井现场主要噪声源,最高可达120dB,下套管、钻杆运转会引起较大的噪声。如果不采取有效的削减措施,井场噪声不能达标排放,并会对养殖业产生较大的负面影响。在优化设备布置、对主要噪声源进行局部削减的基础上,还应在井场的声环境敏感侧设置隔音墙,以符合相应的声环境质量标准。

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