环境敏感区域油井噪声治理研究

黄鹤楠（辽河油田公司安全环保技术监督中心）

人们对于居住区噪声控制的要求越来越迫切[1-2]。目前一些油田区块位于医院、学校、居民区等周边，因噪声污染引起的纠纷和环保投诉时有发生，甚至造成居民堵路、阻拦生产等事故严重影响正常生产。因此必须把油田各类噪声控制在标准范围之内[3-4]。

1 噪声分析

当噪声源发出的声波遇到声屏障时，它将沿着三条路径传播：一部分越过声屏障顶端绕射到达受声点；一部分穿透声屏障到达受声点；一部分在声屏障壁面上产生反射[5-6]。声屏障的插入损失主要取决于声源发出的声波沿这三条路径传播的声能分配。辽河油田大部分生产区域属于国家标准GB 3096—2008《声环境质量标准》中的2类或3类声环境功能区，要求昼间夜间噪声不得大于60 dBA—50 dBA/65 dBA—55 dBA[7-8]。因此，被治理设备（区域）厂界噪声不得超过55 dBA。根究现场的具体情况和工作条件的要求，可设置固定式或移动式隔音屏障。

2 隔音屏障损失计算

2.1 点声源

当线声源的长度远远小于声源至受声点的距离时（声源至受声点的距离大于线声源长度的3倍），可以看成点声源，对一无限长声屏障，点声源的绕射声衰减为：

式中：N为菲涅耳数，d为声源与受声点间的直线距离，m；B为受声点至声屏障顶端的距离，m。若声源与受声点的连线和声屏障法线之间有一角度β时，则菲涅耳数应为：N(β)=Ncosβ。

2.2 无限长线声源

当声源为一无限长不相干线声源时，其绕射声衰减为：

式中：f为声波频率，Hz；δ=A+B-d为声程差，m；c为声速，m/s。

3 隔声屏障设计与计算

3.1 隔音屏障设计程序

隔音屏障按以下程序进行科学合理的设计：确定设计目标值；根据声环境的要求，确定噪声防护对象；屏障设计前背景噪声的确定；位置的确定；几何尺寸的确定；声屏障插入损失计算；确定声屏障隔声要求；声屏障吸声构造设计；声屏障设计调整；在满足声学性能要求的同时，满足其结构力学、材料物理性能；安全性能和景观效果，均应符合相应的现行国家标准的规定和要求；通过调整声屏障的高度、长度或声屏障与声源或受声点的距离。经反复调整计算，使插入损失ΔL达到降噪的设计目标值[9-10]。

3.2 计算方法的选择

3.2.1 距离自然衰减计算

点声源随距离衰减：

式中：Lw为点声源声功率级，dB；r为声源与噪声敏感点的距离，m；Q为声源指向性因素。

3.2.2 点声源隔声屏障插入损失

计算时将采用公式（4）计算对居民和办公区点的噪声贡献量，之后通过叠加计算得到居民点的总声压级。

3.3 声源频谱特性与等效频率计算

从声屏障插入损失计算公式可看出，隔声屏障对不同频率的声音，其降噪量是不一样的；相同的声程差，低频降噪量小于高频。因此，要准确的计算隔声屏障的总体降噪量，必须知道声源的频谱。但由于现在缺乏声源频谱，只能采用类比的方式进行计算。表1为某地水泥厂类似输送带的实测噪声频谱，经A计权后的频谱曲线噪声峰值为500 Hz，噪声主要能量集中在250～2 000 Hz的中频段。隔声屏障插入损失计算将参照此频谱进行计算。

表1 某地水泥厂类似输送带的实测噪声频谱

3.4 声屏障隔声和吸声性能要求

隔声屏障构造自身的隔声性能应比隔声屏障插入损失至少大10 dB，因此隔声屏障隔声性能应大于30 dBA，其隔声性能设计值应大于35 dBA。

为了避免由于声反射而造成插入损失的降低，靠近声源一侧需进行吸声处理，吸声材料的机降噪系数不得小于0.75。

4 现场应用情况

兴隆台采油厂位于盘锦市兴隆台区中心区域，部分油区生产井被城市包围，周边有医院、学校、居民区，极易引发噪声污染纠纷和环保投诉。因此使生产噪声控制在标准范围之内，消除噪声污染是十分必要的。

4.1 生产井用固定式隔音屏障

选取了一口正常生产井作为试验对象，根据噪声治理目标和周边环境的要求，采用固定式隔音屏障方式（图1）。

图1 固定式生产井隔音屏障

通过隔音设施的有效设置，缓解了噪声排放对周边环境的污染，屏障外噪声基本符合功能规划区内昼夜的环境噪声限制。通过现场监测示意图见图2（测量前为93.9 dBA），效果明显：①和②号点45.0 dBA对比⑨号点59.2 dBA，下降了14.2 dBA；③和④号点44.0 dBA对比⑩号点58.9 dBA，下降了14.9 dBA；⑦和⑧号点58.0 dBA点对比○1号点68.1 dBA，下降了10.1 dBA。抽油生产厂界环境噪声测量数据见表2。

表2 抽油生产厂界环境噪声测量数据

图2现场监测示意图

4.2 钻修井用可移动式隔音屏障

选取了一口新钻井作为试验对象，由于钻井施工属于阶段性施工，因此采用可移动式隔音屏障，进行现场试验，可移动式隔音屏障应用在钻井柴油机上见图3。

图3 可移动式隔音屏障应用在钻井柴油机上

通过可移动式现场监测示意图见图4（测量前为93.8 dBA），效果明显：①和②号点57.2 dBA对比⑨号点80.6 dBA，下降了23.4 dBA；③和④号点58.5 dBA对比⑩号点81.2 dBA，下降了22.7 dBA；⑦号点75.2 dBA点对比○1号点87.0 dBA，下降了11.8 dBA。

图4 可移动式现场监测示意图

通过隔音设施有效缓解了噪声排放对周边环境的污染，屏障外噪声基本符合功能规划区内昼夜的环境噪声限制，某井钻井厂界环境噪声测量数据见表3。

表3 某井钻井厂界环境噪声测量数据

5 结论

1）对油田生产的噪声源进行分析研究，根究现场的具体情况和工作条件的要求，设计可移动式或固定式隔音屏障，效果好、成本低、易实施。

2）隔音屏障设计按以下程序进行：通过科学的计算方法，调整声屏障的高度、长度及声屏障与声源或受声点的距离，使插入损失达到降噪的设计目标值。

3）隔音屏障在兴隆台采油厂的应用，有效的解决了生产井和钻修井噪声环境污染，可以进一步在油田生产中进行推广应用。