哈萨克斯坦某油田放射性调查与影响评价

贝新宇，夏子通，李娜娜，杜喜臣

（核工业北京地质研究院，北京100029）

哈萨克斯坦某油田放射性调查与影响评价

贝新宇，夏子通，李娜娜，杜喜臣

（核工业北京地质研究院，北京100029）

石油工业生产过程中，往往会使天然放射性物质局部浓集（TENORM），使得局部放射性水平增高。通过对哈萨克斯坦某油田的放射性现状调查和分析，发现放射性异常主要集中在注水站，对该油田进行放射性影响评价，提出辐射防护措施和建议，为企业做好辐射防护与安全管理提供重要依据。

人为活动富集的天然放射性物质；油田；放射性影响评价

人为活动引起天然产生的放射性物质辐射水平增加已日益引起社会的广泛关注［1-2］。国际放射防护委员会（ICRP）已建议把TENORM纳入其放射防护体系；国际原子能机构（IAEA）也将TENORM照射的控制作为重要内容纳入了监管范围。

许多人为活动会使天然放射性物质局部浓集［3］，在石油开采中，地下的天然放射性物质会浓集在管壁和阀门处，使局部放射性水平增高。由于缺乏行业的TENORM相关标准，鲜有针对石油企业中TENORM水平的放射性现状调查与评价的报道。

笔者主要以哈萨克斯坦某油田为例，对该油田生产场所进行了放射性现状调查，结合相关调研资料、国内外相关标准及规范对该油田进行放射性影响评价，提出辐射防护措施及建议，为企业做好辐射防护与安全管理提供重要依据。

1 项目概况

该油田位于哈萨克斯坦南部，平均海拔190 m，处于大陆性沙漠边缘，油田附近没有河流经过，用水取自地下300～400 m处的地下水。

油田由两个油区构成，年产液量为160万m3，年产油量66万t/a，共有292口生产井，油井深度约1 350～1 650 m。建设有N和S两个注水站车间，共103口注水井。

2 放射性浓集位置及源项

2.1 放射性浓集环节

项目开采方式采用机械开采，生产井来液在计量站分离气液计量，然后混输到转接站作气液分离，气液分别输送到集中处理站，做油气水三相分离，气体回注地下或供油田发电和加热使用，产出水经过化学和物理处理水质达标后，输送到注水站回注地下。根据调研资料及该油田已经开展的前期工作，主要在注水站和配水间等发现放射性异常。生产过程中的注水走向及放射性异常区见图1。

2.2 源项分析

2.2.1 源核素

根据资料调研，目前大部分石油行业中成品、副产品中均含有不同程度的放射性核素，并且在生产的各个工艺流程中伴随放射性核素的沉积从而产生放射性影响。IAEA（国际原子能机构）报告中对石油开采行业成品、副产品中放射性核素比活度含量情况见表1。

根据资料分析，生产过程中可能造成放射性异常的最主要的放射性核素有226Ra、228Ra、222Rn、210Po、210Pb、228Th、232Th和238U。Ra是最主要的放射性元素，可存在形态包括在采出水的溶解态、形成盐垢、淤渣等沉积物附着在有机颗粒表面的吸附态；氡是镭直接衰变的产物，也是铀和钍的间接衰变产物，存在于油气生产的各个环节。

2.2.2 照射途径

根据放射性分析，以上放射性核素主要产生γ射线、α射线、β射线等对工作人员产生外照射或者吸入内照射影响。

图1 生产流程注水走向及放射性异常区示意图Fig.1Schematic diagram of water injection trend in production process and the abnormal radioactivity area

3 放射性现状调查与分析

表1 石油、天然气工业相关物料放射性核素比活度［4］Table 1The radionuclides activity of materials in oil and gas industry

根据该油田生产工艺，结合放射性异常出现区域，做到重点突出、疏密结合，确保数据的代表性和可用性。调查主要包括油田注水站、集中处理站生产设施、油井及生活区的放射性现状调查。

3.1 测量仪器和方法

γ辐射剂量率采用BH3103B便携式X-γ辐射剂量率仪，在检定有效期范围内；测量时进行巡测，发现异常重点监测。现场γ能谱采用HD-2002便携式γ能谱测量仪，在检定有效期范围内；测量时将仪器探头垂直于被测物体表面，测量时间为120 s，在γ辐射剂量率异常区域同步测量。采集水泵内的垢层，进行X荧光扫描及核素分析。

3.2 项目调查与数据分析

3.2.1 γ辐射剂量率

对注水站房地面、注水水泵、配水车间、输水管道、油井和集中处理站生产设施等部位进行γ辐射剂量率测量，测量点位近120处，部分测量结果见表2～5。

表2 水源井、油井γ辐射剂量率Table 2The γ dose rate of water source wells，oil wells

表3 配水间γ辐射剂量率Table 3The γ dose rate of water distributing station/10-8Gy·h-1

表4 生活用水处理站、污水处理站及N注水站γ辐射剂量率Table 4The γ dose rate of domestic water treatment，sewage treatment station and N water injection station

表5 S注水站γ辐射剂量率Table 5The γ dose rate of S water injection station

由表2～5可知，在监测的场所中，生活用水处理站、水源井、油井、计量站、N注水站、污水处理站的γ辐射剂量率范围值为3．7×10-8～7．5×10-8Gy·h-1，均在天然本底范围内；4个配水间中有3个配水间γ辐射剂量率高于当地天然本底值，范围为31．9×10-8～94．2×10-8Gy·h-1，最高值位于1#配水间汇管处，高出本底值23倍；放射性较高地区集中在S注水站，γ辐射剂量率范围在3．7×10-8～720．4×10-8Gy·h-1，最高值位于3#罐周围，高出当地本底值176倍。由以上数据同当地本底及标准值对比柱状图见图2。

通过图2分析，S注水站中注水管、汇管、水泵、出水管及储水罐γ辐射剂量率值基本超过了哈萨克斯坦国家城市区域标准限值①ГН《Санитарно-эпидемиологическиетребова-ния к обеспечениюрадиаци-оннойбезопасности》от 3 февраля 2012 года№201，最高出现在3#储水罐周围，高出23．2倍；某些场所的γ辐射剂量率值超过了哈萨克斯坦国家A类工作场所标准限值。

3.2.2 γ能谱

通过前期的巡测和筛选，选择有代表性的场所进行就地γ能谱测量。主要针对S注水站场所开展监测工作，部分监测数值见表6。

根据表6分析可知，在监测的场所中，U、Th、K和Ra的大部分数值均超过当地的本底水平，其中Th的比活度浓度在汇水管、储水罐等处也超过我国豁免水平［5］。U的质量活度浓度范围为57．15～7 507．53 Bq·kg-1，最高值位于S注水站3#罐底部进水点对面处；Th的质量活度浓度范围为28．70～5 401．84 Bq·kg-1，最高值位于S注水站汇管处；K的质量活度浓度范围为34．87～5 075．17 Bq·kg-1，最高值位于S注水站3#罐底部进水点对面处；Ra的质量活度浓度范围为27．23～3 498．50 Bq·kg-1，最高值位于S注水站汇管处。

3.2.3 水样调查

根据当地公司分析测试结果，S注水站回注水中238U、232Th、226Ra以及总α、总β等指标均超过了当地饮用水标准①，同时也超过了我国生活饮用水标准［6］中放射性含量指标为总α≤0．5 Bq·L-1、总β≤1 Bq·L-1的标准限值。食堂生活用水各项指标未超过我国饮用水标准。

3.2.4 垢层检测

对水泵内的垢层进行了X荧光扫描，γ核素分析，结果见表7。

图2 S注水站测点γ辐射剂量率平均值柱状图Fig.2The γ dose rate average histogram of S water injection station

表6 S注水站、配水间等场所γ能谱测量结果Table 6The γ energy spectrum measurement results of S water injection station and water distribution station

表7 垢层γ能谱分析测试结果Table 7 Test result of γ energy spectrum of scale layer

根据分析结果，垢层主要物相为重晶石；构成成分主要为Ba、Sr和Ca的硫酸盐沉淀物；主要放射性核素为226Ra和228Ra。该分析结果与前期调研资料结果一致。

4 放射性影响评价

4.1 对工作场所影响

根据调查结果，本项目产生放射性异常的主要区域为S注水站，主要影响为外照射和内照射影响。根据γ能谱和γ辐射剂量率测量结果，S注水站地面γ能谱中U、Th和Ra等元素也出现高值，水泵及泵房出水管、汇管等核素含量超过我国豁免水平，γ辐射剂量率也有大部分点位超过了哈萨克斯坦城市区域和A类工作场所的标准限值。

4.2 对工作人员的影响

根据中国《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871—2002），放射性工作人员的年有效剂量限值为20 mSv·a-1，非放射性工作人员的年有效剂量限值为1 mSv·a-1，结合本项目实际情况，本次评价采用非放射性工作人员剂量限值标准作为评价依据。

结合辐射剂量率监测数据平均值，采用剂量约束值反推工作地点的年参考工作时间，估算结果见表8。

表8 部分岗位人员年工作时间限值Table 8Annual working time limit for some positions in the oil field

根据表8估算数据可知，含放射性垢层在暴露条件下的γ辐射剂量率较高，因此，工作人员再进行水泵维修或管道维修过程中受到的外照射剂量较大，工作人员再进行日常维护和工作期间应尽量避开年参考工作时间较短的地区，并加强个人防护。

5 辐射安全与防护措施

5.1 工作场所防护措施

注意保持场所的清洁，非工作人员不得长期停留。

5.2 工作人员防护措施

1）合理制定工作制度，泵房工作人员和维修人员在工作期间应佩戴口罩及手套，工作结束后，应注意洗手及衣物，防止放射性物质被皮肤吸收及随食品摄入体内；在除垢及设备拆卸检修现场应禁止吸烟和饮食。

2）工作人员应注意保持适当的工作距离并高效工作，缩短工作时间。

3）对于年参考工作时间较短的工作场所，如进行较长时间接触工作，必要时可采取多人轮流操作，减少个人接触时间。

6 结论

哈萨克斯坦某油田的放射性异常地区主要集中在S注水站，造成放射性异常的主要物质为Ba、Sr和Ca的硫酸盐沉淀物，主要放射性核素为226Ra和228Ra。工作人员在进行日常维护和维修过程中可能受到外照射及吸入内照射影响，应尽量避开年参考工作时间较短的场所，并加强个人防护。

建议企业加强对放射性异常区域的监测，对职工进行辐射防护教育，提高职工的辐射防护意识。

［1］潘自强，刘艳阳．人为活动引起的天然辐射照射的增加［J］．辐射防护，2011，31（6）:323-324．

［2］夏益华．关注人类活动引起天然照射的增加问题［J］．辐射防护，2011，21（1）:11-13．

［3］赵亚民，刘华，吴浩．人为活动与环境中的天然放射性［J］．辐射防护通讯，2011，21（1）:1-5．

［4］IAEA．Radiation protection and the management of radioactive waste in the oil and gas industry［R］．Vienna:IAEA，2003．

［5］中华人民共和国国家标准．GB18871—2002，电离辐射防护与辐射源安全基本标准［S］．北京：中国标准出版社，2002．

［6］中华人民共和国国家标准．GB 5749—2006，生活饮用水卫生标准［S］．北京：中国标准出版社，2006．

The radioactive survey and impact assessment for an oil field in Kazakhstan

BEI Xinyu，XIA Zitong，LI Nana，DU Xichen

（Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China）

In the oil industry，the TENORM can result in the increasing of the natural radioactivity concentration．The radioactive survey and analysis were carried out in an oil fields in Kazakhstan，and found that the abnormal radioactivity was mainly concentrated in the water injection station，radioactive impact assessment was evaluated the radiation protections and suggestions were provided for the management of radiation protection and safety of the enterprise．

TENORM；oil field；radioactive impact assessment

TL942

A

1672-0636（2016）03-0172-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2016.03.008

2016-05-24；

2016-06-14

贝新宇（1983—），男，天津人，工程师，主要从事环境评价及监测工作。E-mail：beixinyu_0211011@163．com