典型油气田NORM现状调查

祝继东，王绍林

(1.新疆维吾尔自治区辐射环境监督站，新疆 乌鲁木齐，830011；2.中国原子能科学研究院，北京，102413)

0 引言

石油天然气开发在国民经济发展中占据着极为重要的地位，近年来，我国对石油、天然气的需求量也越来越大。油气勘探、开采及利用过程中，与之共生的天然放射性核素会随油气开采从地下储集层向地面迁移，必然会对周围辐射环境产生影响。石油开发中造成的放射性污染是20世纪80年代后期发现和注意到的问题[1]，在油气工业NORM(天然放射性)问题的研究方面，国内的相关研究起步较晚，调查成果较少，对油气工业的工艺流程及产污环节、NORM对人体产生照射以及进入环境造成污染的途径和方式普遍缺乏了解。

本文主要调查了戈壁型和沙漠型两种典型的油气田的原油、油泥、处理工艺后端废水、废渣中NORM核素含量，可为评估我国油气工业因NORM排放对周围辐射环境造成的影响提供依据。

1 调查内容

1.1 调查对象与监测项目

本次调查的对象和监测项目见表1。

表 1 调查对象和监测项目

1.2 技术路线与分析方法

调查采用资料收集与实测相结合的方式进行。主要收集了油气田开采及油气集输阶段的相关资料，重点关注油气处理联合站及固废液处理场内油、水、气、油泥的流程走向、相关设施分布及主要设备信息。实测采用现场监测与取样分析相结合的方式实施，根据油气开采和集输系统的工艺流程走向，进行现场γ辐射剂量率巡测，结合γ辐射剂量率巡测结果，采集原油、水、油泥和土样品，样品运抵实验室后，经过实验室预处理和实验室分析，得出样品中放射性核素的活度浓度监测结果。

按照《辐射环境监测技术规范》(HJ/T 61—2001)[2]的要求，各监测项目采用的方法及仪器见表 2。

表2 监测分析方法及仪器

2 调查结果与讨论

2.1 调查结果

戈壁地形的油气田调查中，油气田的钻井和油气集输环节各类介质样品的天然放射性核素水平分布见图1。

图1 戈壁油气田样品中的天然放射性水平分布

对采集的泥浆、原油、油泥、水及渣土样的监测结果显示：① 油泥样品放射性水平较高，其中来自固废液处理站的油罐油垢中Ra-226含量达10 500 Bq/kg；② 管线泄漏油渍中Ra-226达到17 300 Bq/kg；③ 处理后的泥土中Ra-226为614 Bq/kg；④ 处理后的水中Ra-226为0.36 Bq/L。

沙漠地形的油气田调查中，样品中的天然放射性水平分布见图2。对采集到的泥浆、原油、油泥、水及渣土样品的监测结果显示：① 泥浆样品因含水量较高，其Ra-226等放射性核素含量低于沙漠环境样品；② 油泥样品中的Ra-226含量经联合站分离后，到固废液处理站时明显降低；③ 与戈壁油田最大的区别是处理后的泥土中Ra-226水平明显升高，达1 640 Bq/kg，已超过IAEA推荐的监管限值[9](1 Bq/g)，初步认为处理后端泥土放射性水平高低与土质、油泥处理工艺相关。

图2 沙漠油气田样品中的天然放射性水平分布

2.2 监测数据对比分析

2.2.1联合处理阶段的数据对比分析(戈壁油气田和沙漠油气田)

不同地形油气田联合处理阶段的样品分析对比结果见图3。对比监测结果表明：①戈壁油田的原油样品中放射性核素含量比沙漠原油样品高了30倍；②戈壁油田处理后的水样品中放射性核素含量与沙漠油田水样品大体相当。

图3 不同地形油气田联合处理阶段样品分析结果对比

2.2.2固废液处理阶段的数据对比分析(戈壁油气田和沙漠油气田)

不同地形油田固废液处理阶段样品分析对比结果见图4。数据对比结果表明：①戈壁油气田原油中的放射性水平高于沙漠原油，但沙漠油气田油泥处理产生的泥土，放射性核素含量却高于戈壁油田，且>1 Bq/g；②气田监测数据水平较低。

关于戈壁油田天然放射性水平高于沙漠油田的原因推测与油泥处理工艺有关，戈壁油田采用热解析处理工艺，沙漠油田则采用间歇式三级混合洗涤工艺。在热解析处理过程中戈壁油田油泥中的放射性物质很可能以气溶胶的形式排入环境，从而使得天然放射性水平增高。因此，戈壁油田固废液处理站应重点关注空气中的Po、Pb水平。

图4 不同地形油气田固废液处理阶段样品分析结果对比

图5 原油样品分析结果对比

2.2.3原油样品的对比分析(戈壁油田、沙漠油田)

为了解原油样品天然放射性核素含量是否与油田所处地形条件有关，引入某沿海油田调查活动中获取的原油样品数据参与数据对比分析。原油样品分析对比结果见图 5。

数据对比结果表明：① 除Po-210外，戈壁原油中Ra-226等核素含量比沙漠原油高出几倍到上百倍(其中，戈壁油田原油Ra-226含量为310 Bq/kg，比沙漠油田原油Ra-226含量9.9 Bq/kg高了30倍)；② 前期调查中针对沿海地区油田原油采集3个样品进行分析，所有样品中Ra-226含量低于戈壁原油，有2个样品高于沙漠原油；③ 从数据上看，地质条件的不同未能明显表现出原油中放射性水平的高低分布。推测可能原油放射性水平与油藏地质条件有关，岩石中的越高，原油放射性水平越高。

3 结论及建议

3.1 调查发现问题

(1)油泥样品中放射性水平较高(最高达17 300 Bq/kg)，原油泄漏形成的地面油渍会造成设施场址地面的放射性污染，而放射性污染颗粒的再悬浮会造成操作人员的吸入内照射并可能扩散至场外造成环境污染；

(2)部分油田处理后拟回收利用的泥土中天然放射性水平偏高(1 640 Bq/kg)，有些已超过了监管限值(1 Bq/g)。初步认为处理后端泥土放射性水平高低与油泥处理工艺相关，如热解析工艺是否客观上加速了某些放射性核素的挥发等，但尚需获取更多的数据加以验证。此外，根据固废液处理站的工艺设计，处理后的泥土中主要用于铺路、填坑或铺垫井场等，如Ra-226 含量较高，其造成的环境污染问题值得关注。

3.2 原因分析

(1)管线及罐体中的原油泄漏至地面，由于地面泥沙的过滤作用，使得放射性核素随原油中的杂质一同沉积在地面及浅层土壤中，造成联合处理站厂区地面土壤的放射性污染。

(2)污油泥处理工艺是以回收油分、无害化处置为目的，而非放射性污染的去除手段。油泥中的放射性核素含量会伴随加热、洗涤等过程有所降低，但仍会有部分放射性核素残留，因此处理后泥土的去向及用途值得关注。

3.3 建议

本次调查是针对典型油气田开展的国内首次联合调查行动，获取了油气开采与处理设施NORM问题的第一手资料，通过调查发现油泥样品中放射性水平较高，原油泄漏形成的地面油渍会造成设施场址地面的放射性污染；部分油田处理后拟回收利用的泥土中天然放射性水平偏高，有些已超监管限值；初步认为处理后端泥土放射性水平高低与油泥处理工艺相关。

建议开展油气工业从业人员的受照剂量调查，对油气企业再利用的处理后端泥土实施跟踪调查；对洗涤型油泥处理工艺，在泥土外运前加测泥土中的天然放射性核素含量，尤其是Ra-226含量；对于加热型油泥处理工艺，重点关注设施周围环境空气中的放射性水平，尤其是氡、Pb-210、Po-210的水平。