鉆井噪聲的現場實測與治理對策分析

  1 井場噪聲的主要來源鉆井作業時，一系列機械裝置聯動及電機組的工作會產生大量噪聲。鉆井噪聲多為機械性噪聲，并伴有電磁作用產生的電磁噪聲、液體撞擊產生的流體性噪聲（多為氣體沖擊噪聲，如氣田鉆井時測試放噴氣），或者突發性的非穩態噪聲（如各種沖擊碰撞、快速放氣閥產生的刺耳尖鳴等）。

 

  鉆井井場的主要噪聲設備包括動力驅動系統、提升系統、泥漿循環系統、旋轉系統、傳動系統等。

 

  （1）動力驅動系統主要是柴油機氣缸內燃燒沖擊壓力作用在柴油機所致噪聲、排氣管快速氣流流動噪聲、水箱冷卻風扇轉動噪聲。

 

  （2）提升系統主要是在進行起下鉆、換鉆頭、送鉆、下套管等作業時鉆井絞車、游動滑車的運動引發的機械撞擊噪聲。

 

  （3）泥漿循環系統主要是泥漿泵動噪聲、振動篩的振動噪聲以及水龍頭、水龍帶、鉆柱等振動噪聲疊加。

 

  （4）旋轉系統主要是轉盤轉動引起的機械噪聲。

 

  （5）傳動系統主要是傳動鏈條、倒車機構等機械裝置聯動產生噪聲。

 

  2 噪聲的現場測量與分析根據 GB/T 21230-2007《工作環境中噪聲暴露的測量與評價導則》、GB/T 3222-1994《環境噪聲測量方法》和 GB/T 3222.1-2006《環境噪聲的描述、測量與評價》等噪聲的相關標準和規范，對勝利油田 21 支井隊的現場噪聲和設備噪聲做了實地調查，并對噪聲水平進行了現場實測。使用綜合測定值來表示其 A 計權等效連續聲級。所使用的測量儀器為 BSWA308I 型聲級計，可以進行多參量同時測量。

 

  2.1 井場各區噪聲監測和分析根據井場內主要噪聲來源，進行了針對性的噪聲測量，見表 1。對從業人員主要工作點石油與天然氣化工進行了現場實測.

 

  場的噪聲源多，并且分散分布，主要源自柴油發電機、泥漿泵、振動篩、鉆機等機械設備，均值都在 90 dB 以上，并呈現出連續、穩態的特性。并呈點聲源輻射影響周圍。

 

  由表 2 可以看出，鉆臺、鉆井泵、循環罐、機房作為井場內主要的工作點，噪聲值較大，噪聲值范圍在 73.2～109.4 dB，平均值超過接觸限值 85 dB，且變化幅度大，其中機房的噪聲值最大，可達到 109.4 dB，鉆井泵房的最大噪聲值 97.3 dB，鉆臺噪聲最大值 93.4 dB。

 

  由以上分析得出，井場各區噪聲值均會超過《工業企業職工聽力保護規范》中每工作日8 h 暴露于等效聲級應小于 85 dB 的接觸限值的要求，不僅會對作業工人的身心健康造成損害，還會影響周圍環境。

 

  2.2 井場設備噪聲監測和分析現場常用的柴油機配置是 3 臺 PZ12V190（1020HP 或 1200HP）或 MB-820 型柴油機，配套冷卻風扇、水箱、底座。柴油機內氣缸燃燒的爆發沖擊和壓力變化引起的噪聲、排氣管向外輻射的噪聲、水箱冷卻風扇噪聲構成了柴油機的主要噪聲。在 3 臺同時運轉時，噪聲達到 100 dB 以上。經監測[5]

 

  ，在鉆進及起下鉆的條件下，柴油機冷卻風扇處噪聲為 106 dB，氣缸處噪聲為 112 dB，排氣管噪聲為 120 dB。對兩種類型柴油機的噪聲頻譜特性進行了調查實測，并得出了頻譜圖（見圖 1）。

 

  從頻譜分析來看，鉆井作業時，柴油機噪聲屬于低頻噪聲，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。根據聲音傳播與頻率關系，低頻聲具有波長較長，方向性弱，衰減時間長的特點。人耳所能感到的頻率范圍為 20～20 000 Hz 之間，語言頻率<2 000 Hz。因此，柴油機噪聲對人影響很大，需要對柴油機進行噪聲控制。在同一頻率下，PZ12V190 型柴油機與 MB-820 型相比，噪聲值更高。

 

  圖 1 兩種柴油機的噪聲頻譜特性曲線Figure 1 Noise spectrum characteristic of two kinds of diesel常用的鉆機有 ZJ32、ZJ40、ZJ45 等，針對不同鉆井深度鉆機的噪聲水平做了實測（見圖 2）。3 200 m 井深鉆機鉆臺處噪聲最大，超過 90 dB，其他深度鉆機噪聲值相差不大，隨井深繼續增加有逐漸下降趨勢，并會趨于穩定，原因可能為隨井深增加，鉆柱長度增加，因地層作用引起的振動衰減嚴重，使地面振動變弱。如圖 2 所示，在相同鉆井深度下，使用同類鉆機時，3 200 m 鉆機噪聲為 91.9 dB，高于 4 000 m 鉆機的噪聲 83.8dB。3 200 m 鉆機會產生更高的噪聲值，中深井鉆進時鉆井噪聲問題將會更為嚴重。

 

  圖 2 不同鉆井深度下鉆臺處噪聲的變化曲線Figure 2 curves of noise on drill floor under different drilling depth石油與天然氣化工圖 3 不同井隊同類型鉆機的噪聲變化曲線Figure 3 curves of same type of rigs’noise in different well teams3 井場噪聲治理對策分析針對井場內存在的高噪聲問題已經影響到周圍環境及工作人員正常的生產生活，建議采用以下降噪措施。

 

  （1） 對井場內部設備進行合理布局，有效利用距離衰減來降低噪聲的影響。按照點聲源衰減計算公式（1）：

 

  0 0L ( r ) = L ( r ) - 20lg( r / r )-A（1）式中， L(  r )、0L ( r )分別為距離點聲源r 、0r 處的聲壓級，dB；A為空氣吸收引起的衰減量，dB。

 

  假設空氣吸收為 0，機房 1 m 處噪聲為 109.4 dB。經過理論計算，為達到接觸噪聲限值85 dB，應使職工宿舍和值班房在機房排氣管相反方向，兩者相隔距離大于 16.6 m；若按照GB3096-2008《聲環境質量標準》規定的 2 類聲環境功能區（指以商業金融、集市貿易為主要功能，或者居住、商業、工業混雜，需要維護住宅安靜的區域）晝間 60 dB，夜間 50 dB計算，兩者相隔距離應大于 295 m。

 

  （2）優選使用網電鉆井，既節能減排又降低噪聲水平[6]

 

  ，對普通柴油機和網電鉆井時噪聲水平進行對比監測，如圖 4 所示。使用網電技術能明顯減小井場內噪聲值，與柴油機動力相比，噪聲值減少 10～30 dB。石油與天然氣化工圖 4 柴油機與網電產生的噪聲對比圖Figure 4 noise comparison between diesel engine and electrical noise（3） 如果使用發電機、柴油機、空氣壓縮機等，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，同時對設備基礎配套減振設施；在柴油機排氣管、空壓機進風口等要加設消聲器。經研究表明，對柴油機房進行改造后噪聲降低 30 dB 左右[7]

 

  。

 

  （4） 假如井場處于居住區，要在場界四周安裝隔聲屏或吸隔聲墻；對于有較大噪聲水平的工作崗位，應對工作人員配戴耳塞、耳罩等隔聲措施。

 

  4 結 論（1）井場的噪聲源分散分布，均值大都在 90 dB 以上，連續、穩態，并輻射影響周圍。

 

  鉆臺、機房等作為井場內工作點，噪聲值變化范圍在 73.2～109.4 dB，平均值超過接觸限值85 dB，且變化幅度大，其中機房的噪聲值最大，可達到 109.4 dB，鉆井泵房的最大噪聲值97.3 dB，鉆臺噪聲最大值 93.4 dB。

 

  （2）柴油機噪聲屬于低頻噪聲，在 63～500 Hz 處有一峰值，隨頻率升高而減小。具有波長較長，方向性弱，衰減時間長的特點。3 200 m 井深鉆機鉆臺處噪聲最大，超過 90 dB，隨井深繼續增加有噪聲值下降趨勢，并會趨于穩定。與其他類鉆機（主要指 4 000 m）相比較，3 200 m 鉆機能產生更高的噪聲值。

 

  （3）合理布置井場內設備，使用網電技術，對柴油機等設備設置隔聲間或隔聲罩，并在場界設置吸隔聲墻，這些措施可以有效減少井場內噪聲，并減輕噪聲污染。