祝繼東，王紹林

(1.新疆維吾爾自治區(qū)輻射環(huán)境監(jiān)督站，新疆 烏魯木齊，830011；2.中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京，102413)

0 引言

石油天然氣開(kāi)發(fā)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著極為重要的地位，近年來(lái)，我國(guó)對(duì)石油、天然氣的需求量也越來(lái)越大。油氣勘探、開(kāi)采及利用過(guò)程中，與之共生的天然放射性核素會(huì)隨油氣開(kāi)采從地下儲(chǔ)集層向地面遷移，必然會(huì)對(duì)周?chē)椛洵h(huán)境產(chǎn)生影響。石油開(kāi)發(fā)中造成的放射性污染是20世紀(jì)80年代后期發(fā)現(xiàn)和注意到的問(wèn)題[1]，在油氣工業(yè)NORM(天然放射性)問(wèn)題的研究方面，國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究起步較晚，調(diào)查成果較少，對(duì)油氣工業(yè)的工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)、NORM對(duì)人體產(chǎn)生照射以及進(jìn)入環(huán)境造成污染的途徑和方式普遍缺乏了解。

本文主要調(diào)查了戈壁型和沙漠型兩種典型的油氣田的原油、油泥、處理工藝后端廢水、廢渣中NORM核素含量，可為評(píng)估我國(guó)油氣工業(yè)因NORM排放對(duì)周?chē)椛洵h(huán)境造成的影響提供依據(jù)。

1 調(diào)查內(nèi)容

1.1 調(diào)查對(duì)象與監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

本次調(diào)查的對(duì)象和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目見(jiàn)表1。

表 1 調(diào)查對(duì)象和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

1.2 技術(shù)路線(xiàn)與分析方法

調(diào)查采用資料收集與實(shí)測(cè)相結(jié)合的方式進(jìn)行。主要收集了油氣田開(kāi)采及油氣集輸階段的相關(guān)資料，重點(diǎn)關(guān)注油氣處理聯(lián)合站及固廢液處理場(chǎng)內(nèi)油、水、氣、油泥的流程走向、相關(guān)設(shè)施分布及主要設(shè)備信息。實(shí)測(cè)采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與取樣分析相結(jié)合的方式實(shí)施，根據(jù)油氣開(kāi)采和集輸系統(tǒng)的工藝流程走向，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)γ輻射劑量率巡測(cè)，結(jié)合γ輻射劑量率巡測(cè)結(jié)果，采集原油、水、油泥和土樣品，樣品運(yùn)抵實(shí)驗(yàn)室后，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室預(yù)處理和實(shí)驗(yàn)室分析，得出樣品中放射性核素的活度濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果。

按照《輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 61—2001)[2]的要求，各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目采用的方法及儀器見(jiàn)表 2。

表2 監(jiān)測(cè)分析方法及儀器

2 調(diào)查結(jié)果與討論

2.1 調(diào)查結(jié)果

戈壁地形的油氣田調(diào)查中，油氣田的鉆井和油氣集輸環(huán)節(jié)各類(lèi)介質(zhì)樣品的天然放射性核素水平分布見(jiàn)圖1。

圖1 戈壁油氣田樣品中的天然放射性水平分布

對(duì)采集的泥漿、原油、油泥、水及渣土樣的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示：① 油泥樣品放射性水平較高，其中來(lái)自固廢液處理站的油罐油垢中Ra-226含量達(dá)10 500 Bq/kg；② 管線(xiàn)泄漏油漬中Ra-226達(dá)到17 300 Bq/kg；③ 處理后的泥土中Ra-226為614 Bq/kg；④ 處理后的水中Ra-226為0.36 Bq/L。

沙漠地形的油氣田調(diào)查中，樣品中的天然放射性水平分布見(jiàn)圖2。對(duì)采集到的泥漿、原油、油泥、水及渣土樣品的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示：① 泥漿樣品因含水量較高，其Ra-226等放射性核素含量低于沙漠環(huán)境樣品；② 油泥樣品中的Ra-226含量經(jīng)聯(lián)合站分離后，到固廢液處理站時(shí)明顯降低；③ 與戈壁油田最大的區(qū)別是處理后的泥土中Ra-226水平明顯升高，達(dá)1 640 Bq/kg，已超過(guò)IAEA推薦的監(jiān)管限值[9](1 Bq/g)，初步認(rèn)為處理后端泥土放射性水平高低與土質(zhì)、油泥處理工藝相關(guān)。

圖2 沙漠油氣田樣品中的天然放射性水平分布

2.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

2.2.1聯(lián)合處理階段的數(shù)據(jù)對(duì)比分析(戈壁油氣田和沙漠油氣田)

不同地形油氣田聯(lián)合處理階段的樣品分析對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖3。對(duì)比監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：①戈壁油田的原油樣品中放射性核素含量比沙漠原油樣品高了30倍；②戈壁油田處理后的水樣品中放射性核素含量與沙漠油田水樣品大體相當(dāng)。

圖3 不同地形油氣田聯(lián)合處理階段樣品分析結(jié)果對(duì)比

2.2.2固廢液處理階段的數(shù)據(jù)對(duì)比分析(戈壁油氣田和沙漠油氣田)

不同地形油田固廢液處理階段樣品分析對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖4。數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果表明：①戈壁油氣田原油中的放射性水平高于沙漠原油，但沙漠油氣田油泥處理產(chǎn)生的泥土，放射性核素含量卻高于戈壁油田，且>1 Bq/g；②氣田監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)水平較低。

關(guān)于戈壁油田天然放射性水平高于沙漠油田的原因推測(cè)與油泥處理工藝有關(guān)，戈壁油田采用熱解析處理工藝，沙漠油田則采用間歇式三級(jí)混合洗滌工藝。在熱解析處理過(guò)程中戈壁油田油泥中的放射性物質(zhì)很可能以氣溶膠的形式排入環(huán)境，從而使得天然放射性水平增高。因此，戈壁油田固廢液處理站應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注空氣中的Po、Pb水平。

圖4 不同地形油氣田固廢液處理階段樣品分析結(jié)果對(duì)比

圖5 原油樣品分析結(jié)果對(duì)比

2.2.3原油樣品的對(duì)比分析(戈壁油田、沙漠油田)

為了解原油樣品天然放射性核素含量是否與油田所處地形條件有關(guān)，引入某沿海油田調(diào)查活動(dòng)中獲取的原油樣品數(shù)據(jù)參與數(shù)據(jù)對(duì)比分析。原油樣品分析對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖 5。

數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果表明：① 除Po-210外，戈壁原油中Ra-226等核素含量比沙漠原油高出幾倍到上百倍(其中，戈壁油田原油Ra-226含量為310 Bq/kg，比沙漠油田原油Ra-226含量9.9 Bq/kg高了30倍)；② 前期調(diào)查中針對(duì)沿海地區(qū)油田原油采集3個(gè)樣品進(jìn)行分析，所有樣品中Ra-226含量低于戈壁原油，有2個(gè)樣品高于沙漠原油；③ 從數(shù)據(jù)上看，地質(zhì)條件的不同未能明顯表現(xiàn)出原油中放射性水平的高低分布。推測(cè)可能原油放射性水平與油藏地質(zhì)條件有關(guān)，巖石中的越高，原油放射性水平越高。

3 結(jié)論及建議

3.1 調(diào)查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

(1)油泥樣品中放射性水平較高(最高達(dá)17 300 Bq/kg)，原油泄漏形成的地面油漬會(huì)造成設(shè)施場(chǎng)址地面的放射性污染，而放射性污染顆粒的再懸浮會(huì)造成操作人員的吸入內(nèi)照射并可能擴(kuò)散至場(chǎng)外造成環(huán)境污染；

(2)部分油田處理后擬回收利用的泥土中天然放射性水平偏高(1 640 Bq/kg)，有些已超過(guò)了監(jiān)管限值(1 Bq/g)。初步認(rèn)為處理后端泥土放射性水平高低與油泥處理工藝相關(guān)，如熱解析工藝是否客觀上加速了某些放射性核素的揮發(fā)等，但尚需獲取更多的數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證。此外，根據(jù)固廢液處理站的工藝設(shè)計(jì)，處理后的泥土中主要用于鋪路、填坑或鋪墊井場(chǎng)等，如Ra-226 含量較高，其造成的環(huán)境污染問(wèn)題值得關(guān)注。

3.2 原因分析

(1)管線(xiàn)及罐體中的原油泄漏至地面，由于地面泥沙的過(guò)濾作用，使得放射性核素隨原油中的雜質(zhì)一同沉積在地面及淺層土壤中，造成聯(lián)合處理站廠區(qū)地面土壤的放射性污染。

(2)污油泥處理工藝是以回收油分、無(wú)害化處置為目的，而非放射性污染的去除手段。油泥中的放射性核素含量會(huì)伴隨加熱、洗滌等過(guò)程有所降低，但仍會(huì)有部分放射性核素殘留，因此處理后泥土的去向及用途值得關(guān)注。

3.3 建議

本次調(diào)查是針對(duì)典型油氣田開(kāi)展的國(guó)內(nèi)首次聯(lián)合調(diào)查行動(dòng)，獲取了油氣開(kāi)采與處理設(shè)施NORM問(wèn)題的第一手資料，通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)油泥樣品中放射性水平較高，原油泄漏形成的地面油漬會(huì)造成設(shè)施場(chǎng)址地面的放射性污染；部分油田處理后擬回收利用的泥土中天然放射性水平偏高，有些已超監(jiān)管限值；初步認(rèn)為處理后端泥土放射性水平高低與油泥處理工藝相關(guān)。

建議開(kāi)展油氣工業(yè)從業(yè)人員的受照劑量調(diào)查，對(duì)油氣企業(yè)再利用的處理后端泥土實(shí)施跟蹤調(diào)查；對(duì)洗滌型油泥處理工藝，在泥土外運(yùn)前加測(cè)泥土中的天然放射性核素含量，尤其是Ra-226含量；對(duì)于加熱型油泥處理工藝，重點(diǎn)關(guān)注設(shè)施周?chē)h(huán)境空氣中的放射性水平，尤其是氡、Pb-210、Po-210的水平。