Наиболее характерным физическим воздействием на атмосферный воздух при бурении и добыче нефти и газа, при транспорте углеводородного сырья являются шум и вибрация. Источниками их появления служит работа бурового, эксплуатационного и технологического оборудования высокой мощности, машин и механизмов, колесного и гусеничного транспорта. Шум и вибрация часто сочетаются друг с другом и с другими неблагоприятными факторами: метеорологическими, излучением, повышенной загазованностью и др.
Шум — это различные звуки, нарушающие тишину, а также оказывающие вредное или раздражающее действие на организм человека и животных. Шум характеризуется физическими (звуковое давление, интенсивность звука, звуковая мощность, направленность звука и др.) и физиологическими (высота тона, громкость, тембр и продолжительность действия) параметрами.
Техногенные шумы по физической природе происхождения разделяются на четыре группы:
- механические, возникающие при взаимодействии различных деталей в механизмах (одиночные или периодические удары), а также при вибрациях поверхностей устройств, машин, оборудования;
- электромагнитные, возникающие вследствие колебаний деталей и элементов электромеханических устройств под действием электромагнитных полей (дроссели, трансформаторы, статоры, роторы и т.п);
- аэродинамические, возникающие в результате вихревых процессов в газах (при расширении сжатого газа или пара, вращения роторов, лопаток турбин и т.п.);
- гидродинамические, вызываемые различными процессами в жидкостях.
Воздействие техногенных шумов неблагоприятно сказывается не только на состоянии работающих (утомление, рассеянное внимание и, как следствие, создание травмоопасных ситуаций), но и на представителей животного мира (фактор беспокойства) территорий, прилегающих к объекту производства.
Шум, распространяющийся от источника по воздуху, называется воздушным шумом. В нефтяной промышленности ограждающие конструкции машин и других объектов (например, стены и потолки блочных насосных станций, ограждения блоков буровых установок и др.) изготавливают из тонколистного металла. При возбуждении колебаний в таких конструкциях последние сами становятся источниками звука. Звук, распространяющийся по конструкциям в слышимом диапазоне, т.е. в полосах частот от 63 до 8000 Гц, называется структурным звуком. Он может оказывать существенное влияние на характер шума и создаваемое звуковое давление в помещении. Структурный шум может иметь высокие уровни на следующих объектах нефтяной и газовой отраслей:
- буровых установках блочного исполнения, имеющих ограждения и укрытия, а также настилы, изготовленные из тонких металлических листов;
- компрессорных и насосных станциях;
- нефтепромысловых передвижных насосах и подъемных агрегатах, подъемных лебедках, имеющих кабины, кожухи и настилы, изготовленные из тонких металлических листов.
Шум измеряется в уровнях звукового давления, что позволяет для его оценки использовать шкалу децибел (дБ). Уровни звукового давления оцениваются в целых числах, так как изменения уровней меньше, чем на 1 дБ, практически не воспринимаются на слух. Оценка шума и вибрации, построение санитарно-защитной зоны предприятий производится по шумовым и вибрационным характеристикам. В качестве шумовых характеристик машин применяют октавные или корректированный уровни звуковой мощности, а также уровни звука и октавные уровни звукового давления в контрольных точках.
Санитарно-гигиеническая оценка шума на объектах нефтяной промышленности производится по уровню звука (дБА), уровням звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами от 63 до 8000 Гц (дБ), эквивалентному уровню звука (дБА) и по дозе полученного шума персоналом предприятия (в %).
Ниже приведены уровни звуковой мощности некоторых машин и оборудования, используемого на предприятиях добычи и транспорта нефти и газа.
Приводные двигатели. Уровни шума двигателей внутреннего сгорания (ДВС) зависят от его конструктивных и рабочих характеристик: рабочего объема двигателя, скорости потоков газа на впуске и выпуске, скорости движения двигателей.
Электрические двигатели. В электрических двигателях возникают шумы электромагнитного происхождения, аэродинамические (в результате вращения роторов) и механические, обусловленные вибрацией из-за неуравновешенности роторов, от подшипников и щеточного контакта.
Зубчатые передачи, редукторы, коробки скоростей. Шум, обусловленный работой зубчатых передач, определяет акустическую активность зубчатых редукторов, коробок скоростей, буровых роторов, коробок отбора мощности и других подобных узлов. Причинами шума зубчатых передач является взаимное соударение зубьев, их деформация, погрешности изготовления колес, переменные силы трения.
Нефтегазопромысловые компрессоры. Основными источниками шума на компрессорных станциях являются всасывающий тракт и система перепуска воздуха в атмосферу, а также движение узлов деталей машин, создающие механический шум.
Насосные и компрессорные станции. В нефтяной промышленности применяются насосные станции различного исполнения и назначения: нефтеперекачивающие и водоподающие, основные и подпорные, магистральных нефте-и газопроводов. Насосные станции могут быть традиционного и блочного исполнения, так называемые блочные кустовые насосные станции (БКНС). Их помещения различаются по акустическим параметрам и уровням шума. Нефтеперекачивающие станции оснащены в основном насосными агрегатами, создающими высокочастотные шумы.
Ограждающие конструкции насосных и электрозалов изготовлены из материалов, обладающих высокой отражающей способностью, что приводит к почти полному отражению падающего на стены, пол и потолок звука внутрь помещения. Наличие большой (до 30%) площади остекленения и мостовых кранов затрудняет акустическую обработку помещения. На характеристику шума в насосных станциях основное влияние оказывают тип установленных насосов, их число и частота вращения валов. Уровень шума в электрозалах на 2-3 дБА выше, чем в насосных залах. Установленные насосы являются источниками гидродинамического шума, а приводные электродвигатели — механического и аэродинамического.
Для сбора и нагнетания попутного нефтяного газа, а также для подачи в скважины сжатого воздуха или газа применяются промысловые компрессорные станции. Шум в компрессорных, как и в насосных, зависит от типа компрессоров и их числа.