為了加快西部大開發(fā)戰(zhàn)略，加快中西部地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，為此，國家已確定將開發(fā)利用天然氣作為國家重點基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。近年來，鉆井工程的環(huán)境風(fēng)險已日益受到重視，尤其是高含硫氣井的鉆進，其環(huán)境風(fēng)險和安全更是首要問題。大型油氣開采企業(yè)的安全生產(chǎn)與公共安全密切相關(guān)，因此，進行安全評估及完整的應(yīng)急預(yù)案對于保障環(huán)境安全與周邊居民的公共安全具有特殊的重大意義。
1 天然氣鉆井工程的環(huán)境風(fēng)險識別
1.1 鉆井工程主要的排污環(huán)節(jié)
正常生產(chǎn)時，鉆井作業(yè)的主要污染有：
1）廢氣 鉆井階段鉆進機具產(chǎn)生的柴油機廢氣，主要污染物是NOx，CO，CnHm；放噴階段的廢氣，主要污染物有SO2和H2S。鉆至目的的層位后，為了掌握地層天然氣的產(chǎn)量需要進行天然氣測試，測試時放出的天然氣需要點火燃燒，在此過程中會產(chǎn)生燃燒廢氣和高壓氣流噪聲，燃燒廢氣中主要是SO2。測試放噴氣量取決于所鉆井的產(chǎn)氣量和測試時的釋放量，一般產(chǎn)氣量大放噴量亦大，測試放噴時間一般為5～8h。
2）廢水 鉆井廢水主要產(chǎn)生于鉆井中沖洗鉆井平臺、鉆具等。鉆井廢水的水質(zhì)很差，主要污染物是COD，SS，石油類。COD高達4000～18000mg/L。每進尺的產(chǎn)量約為1.5～2.0m3。
3）固體廢棄物 鉆井時通過鉆機、轉(zhuǎn)盤帶動鉆桿旋轉(zhuǎn)鉆頭、切削巖層，同時，由泥漿經(jīng)鉆桿向井內(nèi)注入泥漿，沖刷井底，并將切削下的巖屑不斷帶至地面。固體廢棄物主要是剩余泥漿和鉆井巖屑。
4）噪聲 鉆井機具通常為大功率設(shè)備，如泥漿泵、柴油機等，噪聲在100dB以上。
1.2鉆井中的環(huán)境風(fēng)險因素
1）事故放噴 當(dāng)需要檢修或出現(xiàn)事故時，需要放噴天然氣，事故放噴量一般大于測試放噴量，且時間一般為1～2d。放噴時的天然氣燃燒，產(chǎn)生大量的SO2，該濃度值超過了農(nóng)作物保護限值，可能造成局部農(nóng)作物急性傷害。
2）發(fā)生井噴失控事故 井噴失控后，可能出現(xiàn)兩種情況：釋放的含硫天然氣立即被點火燃燒排放，對環(huán)境空氣的影響主要是SO2；釋放的含硫天然氣未能立即點火，大量H2S釋放到空氣中。若為高含硫化氫氣田，將造成嚴(yán)重的人員中毒傷亡和嚴(yán)重的污染后果。
3）廢水池泄漏、垮塌 鉆井廢水COD，SS，石油類含量非常高，若廢水池滲漏或垮塌，廢水進入了土壤、農(nóng)田和地表水，將嚴(yán)重污染土壤，影響農(nóng)作物收成。
4）固體廢棄物污染 鉆井巖屑來自地下幾千米，成分不清，若含有放射性物質(zhì)，對周邊的人群將帶來危害和威脅。
5）熱輻射 放噴時天然氣大量燃燒，引起周圍溫度急劇升高，放噴時的噪聲和熱輻射會對井場周圍的人和動物帶來影響，嚴(yán)重時熱輻射可能引起植物被燃燒和森林火災(zāi)。
2 環(huán)境風(fēng)險影響分析
2.1 環(huán)境風(fēng)險預(yù)測
天然氣鉆井工程帶來的環(huán)境風(fēng)險影響程度大、范圍廣，主要是由天然氣放噴和井噴失控所造成的危害。以重慶開縣氣田為例，主要分析井噴失控環(huán)境風(fēng)險影響。開縣氣井基本上屬高產(chǎn)氣井，產(chǎn)氣量（100～500）×104m3/d，H2S含量120～130g/m3。考慮兩種風(fēng)險情況：①釋放的天然氣立即點火燃燒排放；②釋放的天然氣未立即點火燃燒排放。
以開縣典型氣井的釋放量300×104m3/d計算，預(yù)測條件為：H2S含量125g/m3影響濃度大，范圍廣。大氣越穩(wěn)定，污染物達標(biāo)距離越遠(yuǎn)。
表1 SO2放噴時最大落地濃度和出現(xiàn)的距離
|
穩(wěn)定度 |
A |
D |
E |
|
最大落地濃度（mg/m3） |
13.8 |
5.3 |
2.6 |
|
最大落地濃度出現(xiàn)的距離/m |
287 |
635 |
1416 |
表2 放噴時下風(fēng)向影響值預(yù)測
|
下風(fēng)向距離/m |
穩(wěn)定度A |
穩(wěn)定度D |
穩(wěn)定度E |
|||
|
SO2 |
H2S |
SO2 |
H2S |
SO2 |
H2S |
|
|
200 |
6.56 |
0.015 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.000 |
|
500 |
4.44 |
0.010 |
1.18 |
0.02 |
0.01 |
0.001 |
|
550 |
2.16 |
|
4.42 |
0.01 |
0.05 |
0.010 |
|
1200 |
0.50 |
|
2.13 |
|
2.00 |
|
|
2600 |
|
|
0.50 |
|
1.49 |
|
|
3500 |
|
|
|
|
0.50 |
|
表3 放噴時靜風(fēng)影響值預(yù)測
|
距井口距離/m |
穩(wěn)定度A |
穩(wěn)定度D |
穩(wěn)定度E |
|||
|
SO2 |
H2S |
SO2 |
H2S |
SO2 |
H2S |
|
|
200 |
10.35 |
0.010 |
6.59 |
0.013 |
2.64 |
0.013 |
|
500 |
4.30 |
2.22 |
0.010 |
|
1.51 |
0.012 |
|
700 |
1.40 |
|
1.97 |
|
0.85 |
0.010 |
|
2100 |
0.50 |
|
0.65 |
|
0.69 |
|
|
3300 |
|
|
0.50 |
|
0.57 |
|
|
4500 |
|
|
|
|
0.50 |
|
風(fēng)險情況2的預(yù)測結(jié)果見表4。可以看出，天然氣釋放量為500×104m3/d情況下，H2S最大落地濃度為665.2mg/m3，超過了標(biāo)準(zhǔn)的66520倍，其污染非常嚴(yán)重，將帶來人員與禽畜的嚴(yán)重傷亡。
表4 未點火情況下H2S最大落地濃度及距離
|
大氣穩(wěn)定度 |
放噴氣量（104m3/d） |
|||||
|
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
||
|
不穩(wěn)定 |
最大落地濃度（mg/m3） |
133.0 |
266.1 |
399.1 |
532.2 |
665.2 |
|
距離/m |
287 |
287 |
287 |
287 |
287 |
|
|
中性 |
最大落地濃度（mg/m3） |
120.9 |
241.9 |
362.8 |
453.7 |
604.7 |
|
距離/m |
635 |
635 |
635 |
635 |
635 |
|
|
穩(wěn)定 |
最大落地濃度（mg/m3） |
|||||
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