地?zé)徙@井

鉆井噪聲的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與治理對(duì)策分析

  1 井場(chǎng)噪聲的主要來(lái)源鉆井作業(yè)時(shí),一系列機(jī)械裝置聯(lián)動(dòng)及電機(jī)組的工作會(huì)產(chǎn)生大量噪聲。鉆井噪聲多為機(jī)械性噪聲,并伴有電磁作用產(chǎn)生的電磁噪聲、液體撞擊產(chǎn)生的流體性噪聲(多為氣體沖擊噪聲,如氣田鉆井時(shí)測(cè)試放噴氣),或者突發(fā)性的非穩(wěn)態(tài)噪聲(如各種沖擊碰撞、快速放氣閥產(chǎn)生的刺耳尖鳴等)。
 
  鉆井井場(chǎng)的主要噪聲設(shè)備包括動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等。
 
  (1)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是柴油機(jī)氣缸內(nèi)燃燒沖擊壓力作用在柴油機(jī)所致噪聲、排氣管快速氣流流動(dòng)噪聲、水箱冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)噪聲。
 
  (2)提升系統(tǒng)主要是在進(jìn)行起下鉆、換鉆頭、送鉆、下套管等作業(yè)時(shí)鉆井絞車(chē)、游動(dòng)滑車(chē)的運(yùn)動(dòng)引發(fā)的機(jī)械撞擊噪聲。
 
  (3)泥漿循環(huán)系統(tǒng)主要是泥漿泵動(dòng)噪聲、振動(dòng)篩的振動(dòng)噪聲以及水龍頭、水龍帶、鉆柱等振動(dòng)噪聲疊加。
 
  (4)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要是轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)引起的機(jī)械噪聲。
 
  (5)傳動(dòng)系統(tǒng)主要是傳動(dòng)鏈條、倒車(chē)機(jī)構(gòu)等機(jī)械裝置聯(lián)動(dòng)產(chǎn)生噪聲。
 
  2 噪聲的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與分析根據(jù) GB/T 21230-2007《工作環(huán)境中噪聲暴露的測(cè)量與評(píng)價(jià)導(dǎo)則》、GB/T 3222-1994《環(huán)境噪聲測(cè)量方法》和 GB/T 3222.1-2006《環(huán)境噪聲的描述、測(cè)量與評(píng)價(jià)》等噪聲的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,對(duì)勝利油田 21 支井隊(duì)的現(xiàn)場(chǎng)噪聲和設(shè)備噪聲做了實(shí)地調(diào)查,并對(duì)噪聲水平進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。使用綜合測(cè)定值來(lái)表示其 A 計(jì)權(quán)等效連續(xù)聲級(jí)。所使用的測(cè)量?jī)x器為 BSWA308I 型聲級(jí)計(jì),可以進(jìn)行多參量同時(shí)測(cè)量。
 
  2.1 井場(chǎng)各區(qū)噪聲監(jiān)測(cè)和分析根據(jù)井場(chǎng)內(nèi)主要噪聲來(lái)源,進(jìn)行了針對(duì)性的噪聲測(cè)量,見(jiàn)表 1。對(duì)從業(yè)人員主要工作點(diǎn)石油與天然氣化工進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè).
 
  場(chǎng)的噪聲源多,并且分散分布,主要源自柴油發(fā)電機(jī)、泥漿泵、振動(dòng)篩、鉆機(jī)等機(jī)械設(shè)備,均值都在 90 dB 以上,并呈現(xiàn)出連續(xù)、穩(wěn)態(tài)的特性。并呈點(diǎn)聲源輻射影響周?chē)?/div>
 
  由表 2 可以看出,鉆臺(tái)、鉆井泵、循環(huán)罐、機(jī)房作為井場(chǎng)內(nèi)主要的工作點(diǎn),噪聲值較大,噪聲值范圍在 73.2~109.4 dB,平均值超過(guò)接觸限值 85 dB,且變化幅度大,其中機(jī)房的噪聲值最大,可達(dá)到 109.4 dB,鉆井泵房的最大噪聲值 97.3 dB,鉆臺(tái)噪聲最大值 93.4 dB。
 
  由以上分析得出,井場(chǎng)各區(qū)噪聲值均會(huì)超過(guò)《工業(yè)企業(yè)職工聽(tīng)力保護(hù)規(guī)范》中每工作日8 h 暴露于等效聲級(jí)應(yīng)小于 85 dB 的接觸限值的要求,不僅會(huì)對(duì)作業(yè)工人的身心健康造成損害,還會(huì)影響周?chē)h(huán)境。
 
  2.2 井場(chǎng)設(shè)備噪聲監(jiān)測(cè)和分析現(xiàn)場(chǎng)常用的柴油機(jī)配置是 3 臺(tái) PZ12V190(1020HP 或 1200HP)或 MB-820 型柴油機(jī),配套冷卻風(fēng)扇、水箱、底座。柴油機(jī)內(nèi)氣缸燃燒的爆發(fā)沖擊和壓力變化引起的噪聲、排氣管向外輻射的噪聲、水箱冷卻風(fēng)扇噪聲構(gòu)成了柴油機(jī)的主要噪聲。在 3 臺(tái)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),噪聲達(dá)到 100 dB 以上。經(jīng)監(jiān)測(cè)[5]
 
  ,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 106 dB,氣缸處噪聲為 112 dB,排氣管噪聲為 120 dB。對(duì)兩種類型柴油機(jī)的噪聲頻譜特性進(jìn)行了調(diào)查實(shí)測(cè),并得出了頻譜圖(見(jiàn)圖 1)。
 
  從頻譜分析來(lái)看,鉆井作業(yè)時(shí),柴油機(jī)噪聲屬于低頻噪聲,在 63~500 Hz 處有一峰值,石油與天然氣化工之后隨頻率升高而減小。根據(jù)聲音傳播與頻率關(guān)系,低頻聲具有波長(zhǎng)較長(zhǎng),方向性弱,衰減時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。人耳所能感到的頻率范圍為 20~20 000 Hz 之間,語(yǔ)言頻率<2 000 Hz。因此,柴油機(jī)噪聲對(duì)人影響很大,需要對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行噪聲控制。在同一頻率下,PZ12V190 型柴油機(jī)與 MB-820 型相比,噪聲值更高。
 
  圖 1 兩種柴油機(jī)的噪聲頻譜特性曲線Figure 1 Noise spectrum characteristic of two kinds of diesel常用的鉆機(jī)有 ZJ32、ZJ40、ZJ45 等,針對(duì)不同鉆井深度鉆機(jī)的噪聲水平做了實(shí)測(cè)(見(jiàn)圖 2)。3 200 m 井深鉆機(jī)鉆臺(tái)處噪聲最大,超過(guò) 90 dB,其他深度鉆機(jī)噪聲值相差不大,隨井深繼續(xù)增加有逐漸下降趨勢(shì),并會(huì)趨于穩(wěn)定,原因可能為隨井深增加,鉆柱長(zhǎng)度增加,因地層作用引起的振動(dòng)衰減嚴(yán)重,使地面振動(dòng)變?nèi)酢H鐖D 2 所示,在相同鉆井深度下,使用同類鉆機(jī)時(shí),3 200 m 鉆機(jī)噪聲為 91.9 dB,高于 4 000 m 鉆機(jī)的噪聲 83.8dB。3 200 m 鉆機(jī)會(huì)產(chǎn)生更高的噪聲值,中深井鉆進(jìn)時(shí)鉆井噪聲問(wèn)題將會(huì)更為嚴(yán)重。
 
  圖 2 不同鉆井深度下鉆臺(tái)處噪聲的變化曲線Figure 2 curves of noise on drill floor under different drilling depth石油與天然氣化工圖 3 不同井隊(duì)同類型鉆機(jī)的噪聲變化曲線Figure 3 curves of same type of rigs’noise in different well teams3 井場(chǎng)噪聲治理對(duì)策分析針對(duì)井場(chǎng)內(nèi)存在的高噪聲問(wèn)題已經(jīng)影響到周?chē)h(huán)境及工作人員正常的生產(chǎn)生活,建議采用以下降噪措施。
 
  (1) 對(duì)井場(chǎng)內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行合理布局,有效利用距離衰減來(lái)降低噪聲的影響。按照點(diǎn)聲源衰減計(jì)算公式(1):
 
  0 0L ( r ) = L ( r ) - 20lg( r / r )-A(1)式中, L(  r )、0L ( r )分別為距離點(diǎn)聲源r 、0r 處的聲壓級(jí),dB;A為空氣吸收引起的衰減量,dB。
 
  假設(shè)空氣吸收為 0,機(jī)房 1 m 處噪聲為 109.4 dB。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算,為達(dá)到接觸噪聲限值85 dB,應(yīng)使職工宿舍和值班房在機(jī)房排氣管相反方向,兩者相隔距離大于 16.6 m;若按照GB3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的 2 類聲環(huán)境功能區(qū)(指以商業(yè)金融、集市貿(mào)易為主要功能,或者居住、商業(yè)、工業(yè)混雜,需要維護(hù)住宅安靜的區(qū)域)晝間 60 dB,夜間 50 dB計(jì)算,兩者相隔距離應(yīng)大于 295 m。
 
  (2)優(yōu)選使用網(wǎng)電鉆井,既節(jié)能減排又降低噪聲水平[6]
 
  ,對(duì)普通柴油機(jī)和網(wǎng)電鉆井時(shí)噪聲水平進(jìn)行對(duì)比監(jiān)測(cè),如圖 4 所示。使用網(wǎng)電技術(shù)能明顯減小井場(chǎng)內(nèi)噪聲值,與柴油機(jī)動(dòng)力相比,噪聲值減少 10~30 dB。石油與天然氣化工圖 4 柴油機(jī)與網(wǎng)電產(chǎn)生的噪聲對(duì)比圖Figure 4 noise comparison between diesel engine and electrical noise(3) 如果使用發(fā)電機(jī)、柴油機(jī)、空氣壓縮機(jī)等,要安裝隔聲間或隔聲罩,并在隔聲間或隔聲罩氣流通道安裝消聲器,同時(shí)對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)配套減振設(shè)施;在柴油機(jī)排氣管、空壓機(jī)進(jìn)風(fēng)口等要加設(shè)消聲器。經(jīng)研究表明,對(duì)柴油機(jī)房進(jìn)行改造后噪聲降低 30 dB 左右[7]
 
  。
 
  (4) 假如井場(chǎng)處于居住區(qū),要在場(chǎng)界四周安裝隔聲屏或吸隔聲墻;對(duì)于有較大噪聲水平的工作崗位,應(yīng)對(duì)工作人員配戴耳塞、耳罩等隔聲措施。
 
  4 結(jié) 論(1)井場(chǎng)的噪聲源分散分布,均值大都在 90 dB 以上,連續(xù)、穩(wěn)態(tài),并輻射影響周?chē)?/div>
 
  鉆臺(tái)、機(jī)房等作為井場(chǎng)內(nèi)工作點(diǎn),噪聲值變化范圍在 73.2~109.4 dB,平均值超過(guò)接觸限值85 dB,且變化幅度大,其中機(jī)房的噪聲值最大,可達(dá)到 109.4 dB,鉆井泵房的最大噪聲值97.3 dB,鉆臺(tái)噪聲最大值 93.4 dB。
 
  (2)柴油機(jī)噪聲屬于低頻噪聲,在 63~500 Hz 處有一峰值,隨頻率升高而減小。具有波長(zhǎng)較長(zhǎng),方向性弱,衰減時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。3 200 m 井深鉆機(jī)鉆臺(tái)處噪聲最大,超過(guò) 90 dB,隨井深繼續(xù)增加有噪聲值下降趨勢(shì),并會(huì)趨于穩(wěn)定。與其他類鉆機(jī)(主要指 4 000 m)相比較,3 200 m 鉆機(jī)能產(chǎn)生更高的噪聲值。
 
  (3)合理布置井場(chǎng)內(nèi)設(shè)備,使用網(wǎng)電技術(shù),對(duì)柴油機(jī)等設(shè)備設(shè)置隔聲間或隔聲罩,并在場(chǎng)界設(shè)置吸隔聲墻,這些措施可以有效減少井場(chǎng)內(nèi)噪聲,并減輕噪聲污染。