李 陽 陳立榮 張 暉 陳曉東 陳世榮

(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)

0 引 言

頁巖氣是一種重要的非常規(guī)油氣資源，我國頁巖氣分布十分廣泛，可采儲量達(dá)25萬億m3[1-3]，目前已成為我國油氣資源勘探開發(fā)的重點(diǎn)?！俄搸r氣發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》的出臺，大力推動了國內(nèi)頁巖氣勘探開發(fā)，對改善我國能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。頁巖氣勘探開發(fā)產(chǎn)生的噪聲污染比常規(guī)鉆井嚴(yán)重，隨著公眾對環(huán)境質(zhì)量的要求和關(guān)注度的提高，因噪聲污染引起的投訴及糾紛事件逐年增多[4]。作為頁巖氣主產(chǎn)區(qū)的川渝地區(qū)，地理環(huán)境和人口分布特殊，作業(yè)場所周圍大多分布有農(nóng)戶，因鉆井施工噪聲引起的糾紛時(shí)有發(fā)生。特別是《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》實(shí)施后，此類污染糾紛更為突出。同時(shí)長期在高強(qiáng)度噪聲環(huán)境中進(jìn)行鉆井施工，可能引起作業(yè)員工聽力損害或誘發(fā)其他疾病，影響員工健康。此外，噪聲干擾員工語言交流、分散注意力、掩蔽安全信號，可能導(dǎo)致差錯(cuò)上升，甚至引發(fā)安全事故。為進(jìn)一步加強(qiáng)對頁巖氣鉆井和壓裂作業(yè)噪聲的治理和控制，減少或避免噪聲稅交納和污染糾紛事件，了解頁巖氣鉆井和壓裂作業(yè)噪聲實(shí)際排放情況十分必要。

1 頁巖氣勘探鉆井特點(diǎn)

1.1 頁巖氣概述

頁巖氣是從黑色泥頁巖或碳質(zhì)泥巖地層中開采出來的一種高效清潔、發(fā)展?jié)摿薮蟮姆浅Ｒ?guī)天然氣，在非常規(guī)油氣資源中占據(jù)著十分重要的地位[5]。頁巖氣儲層致密，天然氣豐度及自然產(chǎn)能相對較低，加之其低孔隙度，特低滲透率，自生自儲的特點(diǎn)，使得頁巖氣具有繁雜的儲集方式和運(yùn)移規(guī)律。頁巖儲層含氣巖石的物理和化學(xué)性質(zhì)相對而言較為復(fù)雜，導(dǎo)致開采較為困難，目前多以壓裂開采為主。

1.2 四川頁巖氣勘探鉆井施工情況

頁巖氣勘探開發(fā)與常規(guī)天然氣鉆井開發(fā)一樣，需采用發(fā)電機(jī)提供電力，柴油機(jī)提供設(shè)備運(yùn)行動力，加之其他大量發(fā)聲設(shè)備，如泥漿泵、振動篩等的使用，造成嚴(yán)重的噪聲污染。特別是四川長寧頁巖氣區(qū)域主要位于宜賓市長寧縣和珙縣境內(nèi)，地理環(huán)境特殊，山區(qū)和丘陵多，平原少。為了確保和提高投資回報(bào)率，減少對當(dāng)?shù)貙氋F土地資源的占用，加之頁巖氣單井產(chǎn)氣量有限，通常在一個(gè)井場(一個(gè)平臺)采用2臺，甚至3臺鉆機(jī)同時(shí)作業(yè)，造成聲疊加現(xiàn)象，噪聲影響比常規(guī)井鉆井更嚴(yán)重。

1.3 壓裂作業(yè)

頁巖氣開發(fā)與常規(guī)天然氣開發(fā)相比具有特殊性。由于頁巖儲層致密性強(qiáng)、基質(zhì)滲透率低、出氣量小，在開發(fā)過程中壓裂技術(shù)及施工十分重要。單井壓裂一般為7～10 d，如果一個(gè)平臺有5口井，則壓裂周期為兩個(gè)月左右，壓裂周期長。同時(shí)高噪聲壓裂設(shè)備的使用，使得壓裂作業(yè)期間的噪聲污染比常規(guī)鉆井更嚴(yán)重。

2 頁巖氣鉆井作業(yè)邊界噪聲情況

2.1 監(jiān)測調(diào)查基本情況

為了對比單平臺、雙平臺鉆井作業(yè)和壓裂作業(yè)噪聲的差異，分別選取單、雙平臺井各15口、壓裂作業(yè)井22口進(jìn)行調(diào)查。雙平臺為同一井場內(nèi)有兩個(gè)獨(dú)立的鉆井平臺，兩個(gè)平臺間距離較近。壓裂作業(yè)平臺主要由壓裂車、電動泵和混砂車組成，布置在鉆井作業(yè)平臺，即井場內(nèi)。壓裂作業(yè)時(shí)，鉆機(jī)停止工作，但主要發(fā)聲設(shè)備發(fā)電機(jī)處于工作狀態(tài)。

監(jiān)測點(diǎn)位根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置在廠界外1 m、高1.5 m處，廠界每邊設(shè)置1～3個(gè)測點(diǎn)，各井場測點(diǎn)總數(shù)4～16個(gè)不等。

按照GB 12348—2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》、GB 12523—2011《建筑施工場界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的方法和標(biāo)準(zhǔn)，對鉆井及壓裂作業(yè)邊界噪聲進(jìn)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(jià)量為等效連續(xù)A聲級；晝間測試時(shí)段為6時(shí)—22時(shí)，夜間為22時(shí)—次日6時(shí)；評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB 12348—2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》2級標(biāo)準(zhǔn)限值，即晝間60 dB(A)，夜間50 dB(A)。

2.2 監(jiān)測調(diào)查結(jié)果

2.2.1 井場構(gòu)造

四川油氣田近年鉆井主要采用機(jī)械鉆機(jī)，常用鉆機(jī)類型為40型、50型及70型。鉆機(jī)配動力柴油機(jī)的主要型號為G12V190PZLG-3，電力發(fā)電機(jī)主要使用CAT3406T和Z12V190BD-2。

不同類型鉆機(jī)的井場構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)見表1，噪聲監(jiān)測點(diǎn)位示意見圖1、圖2。

表1 不同類型鉆機(jī)的井場構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)

圖1 單平臺鉆井平臺噪聲監(jiān)測點(diǎn)位示意

圖2 壓裂作業(yè)平臺噪聲監(jiān)測點(diǎn)位示意

2.2.2 聲源基本情況

鉆井作業(yè)噪聲包括鉆井動力柴油機(jī)、電力發(fā)電機(jī)、泥漿泵及其高壓液體管渠匯振動、泥漿振動篩的機(jī)械振動，鉆頭破碎地層造成的鉆桿振動，泥漿配制泵及攪拌器產(chǎn)生的噪聲等，但主要聲源為鉆井動力柴油機(jī)和電力發(fā)電機(jī)。壓裂作業(yè)主要聲源為壓裂車和電動泵。聲源噪聲調(diào)查情況見表2。

表2 聲源噪聲調(diào)查情況 dB(A)

2.2.3 單平臺鉆井作業(yè)邊界噪聲情況

單平臺鉆井平臺主要聲源與普通鉆井平臺大致相同，主要為柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、泥漿泵、振動篩和其他機(jī)械設(shè)備。單平臺鉆井作業(yè)邊界噪聲情況如表3所示，晝間噪聲測量值為56.7～105 dB(A)，夜間為55.1～104.7 dB(A)；晝間噪聲差值平均值為21.4 dB(A)，夜間為22.5 dB(A)。晝、夜噪聲差值平均值均高于20 dB(A)，說明廠界四周的噪聲相差較大，主要原因是發(fā)聲設(shè)備布局差異大，同時(shí)測點(diǎn)與主發(fā)聲設(shè)備距離不同。平臺晝間噪聲平均值為75.9 dB(A)，夜間為75.4 dB(A)，晝、夜噪聲平均值差值的平均值僅為1.3 dB(A)，說明鉆井作業(yè)噪聲受外界影響小，主要是自身發(fā)聲設(shè)備造成的。晝間噪聲超標(biāo)率為96.8%，夜間為100%，超標(biāo)情況非常嚴(yán)重。

表3 單平臺鉆井作業(yè)邊界噪聲情況

2.2.4 雙平臺鉆井作業(yè)邊界噪聲情況

雙平臺鉆井平臺可看作兩個(gè)非常接近的單平臺同時(shí)作業(yè)。雙平臺鉆井作業(yè)邊界噪聲情況如表4所示，晝間噪聲測量值為56.7～103.8 dB(A)，夜間為55.4～103.8 dB(A)；晝間噪聲差值平均值為30.6 dB(A)，夜間為30.5 dB(A)，晝、夜噪聲差值平均值均高于30 dB(A)。平臺晝間噪聲平均值為74.7 dB(A)，夜間為74.1 dB(A)；晝間噪聲超標(biāo)率為97.0%，夜間為100%，超標(biāo)情況非常嚴(yán)重。

表4 雙平臺鉆井作業(yè)邊界噪聲情況

續(xù)表4

2.2.5 壓裂作業(yè)邊界噪聲情況

壓裂作業(yè)主要聲源為壓裂車和電動泵，通常十余輛壓裂車同時(shí)作業(yè)，因此，將所有壓裂車作為一個(gè)整體噪聲源。壓裂作業(yè)邊界噪聲情況如表5所示，晝間噪聲測量值為61.8～109.3 dB(A)，晝間噪聲差值平均值為27.4 dB(A)，晝間噪聲平均值為85.7 dB(A)，晝間噪聲超標(biāo)率為100%，超標(biāo)情況非常嚴(yán)重。由于四川地區(qū)不允許在夜間進(jìn)行壓裂作業(yè)，因此，沒有調(diào)查夜間壓裂作業(yè)邊界噪聲情況。

表5 壓裂作業(yè)邊界噪聲情況

2.3 監(jiān)測調(diào)查結(jié)果對比分析

2.3.1 單平臺與雙平臺鉆井作業(yè)邊界噪聲對比

從表3、表4可看出，單、雙平臺噪聲平均值大致相同，但由于噪聲的疊加效應(yīng)，雙平臺各平臺最高值的平均值晝間為95.9 dB(A)，夜間為95.3 dB(A)，高于單平臺的88.5 dB(A)和88.0 dB(A)；雙平臺晝、夜噪聲差值平均值均高于30 dB(A)，主要原因是雙平臺邊界周圍噪聲波動較大，且發(fā)聲設(shè)備多，造成聲疊加影響嚴(yán)重，高發(fā)聲設(shè)備在同一方位聲疊加更顯著。

2.3.2 鉆井作業(yè)與壓裂作業(yè)邊界噪聲對比

從表3～表5可看出，頁巖氣壓裂作業(yè)噪聲明顯高于鉆井作業(yè)噪聲，壓裂作業(yè)噪聲最大值與最小值差值的平均值高達(dá)27.4 dB(A)，遠(yuǎn)高于單平臺鉆井作業(yè)的差值平均值，但又略低于雙平臺鉆井作業(yè)的差值平均值；壓裂作業(yè)噪聲平均值為85.7 dB(A)，最低值為61.8 dB(A)，最高值為109.3 dB(A)，均高于單平臺和雙平臺相應(yīng)的噪聲值。噪聲平均值高出單平臺和雙平臺10 dB(A)左右，說明壓裂作業(yè)噪聲比鉆井作業(yè)噪聲對周邊環(huán)境的影響更大。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

1)頁巖氣單平臺鉆井作業(yè)邊界晝間噪聲測量值為56.7～105 dB(A)，夜間為55.1～104.7 dB(A)；晝間噪聲平均值為75.9 dB(A)，夜間為75.4 dB(A)。雙平臺鉆井作業(yè)邊界晝間噪聲測量值為56.7～103.8 dB(A)，夜間為55.4～103.8 dB(A)；晝間噪聲平均值為74.7 dB(A)，夜間為74.1 dB(A)。壓裂作業(yè)邊界晝間噪聲測量值為61.8～109.3 dB(A)，晝間噪聲平均值為85.7 dB(A)。壓裂作業(yè)邊界晝間噪聲平均值高出單平臺和雙平臺鉆井作業(yè)平均值10 dB(A)左右，噪聲測量值的最低值和最高值相應(yīng)高出4～6 dB(A)，說明壓裂作業(yè)噪聲對周邊的影響遠(yuǎn)超過鉆井作業(yè)。

2)按照GB 12348—2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》2級標(biāo)準(zhǔn)限值，頁巖氣單平臺和雙平臺鉆井邊界晝間噪聲超標(biāo)率達(dá)96%以上，夜間超標(biāo)率為100%，壓裂作業(yè)晝間超標(biāo)率為100%。

3)頁巖氣單平臺鉆井四周邊界噪聲最低值與最高值的差值為20 dB(A)左右，但雙平臺鉆井噪聲在平均值相差不大的情況下，四周噪聲最低值與最高值的差值高達(dá)30 dB(A)以上，說明雙平臺發(fā)聲設(shè)備多，造成聲疊加影響嚴(yán)重，高發(fā)聲設(shè)備在同一方位聲疊加更顯著。

3.2 建 議

1)頁巖氣鉆井作業(yè)主要聲源設(shè)備未采取降噪措施時(shí)，可參考常規(guī)鉆井作業(yè)實(shí)施電代油、氣代油，從而杜絕鉆井作業(yè)主要聲源動力柴油機(jī)和電力發(fā)電機(jī)的使用，可有效降低噪聲對周邊環(huán)境的影響。

2)推廣整體隔音棚、降噪發(fā)電房等措施降低施工作業(yè)對聲環(huán)境的影響和作業(yè)邊界噪聲；在聲敏感建筑方向設(shè)置隔音墻降低噪聲對周邊的影響。

3)實(shí)施雙平臺鉆井時(shí)，在地理環(huán)境允許的情況下，應(yīng)盡可能將不同平臺的主要聲源設(shè)備動力柴油機(jī)和電力發(fā)電機(jī)擺放在不同的方位上，以有效降低聲疊加，降低邊界噪聲。

4)對壓裂作業(yè)主要高噪聲設(shè)備開展降噪措施研究與應(yīng)用，降低頁巖氣開采噪聲污染的影響。

5)頁巖氣井位的確定應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離村民及醫(yī)院、學(xué)校等聲敏感建筑，盡可能減少對周邊的影響。

6)壓裂作業(yè)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對現(xiàn)場操作人員的個(gè)人防護(hù)措施，一是配置防噪聲耳塞；二是可實(shí)施輪班交接制，盡可能縮短操作人員的工作時(shí)間。