（环境工程专业论文）天然气钻探工程环境监理专家系统研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 t 页 a b s t r a c t t h ec o n s t r u c t i o np r o c e s so fg a sd r i l l i n ge n g i n e e r i n gi sc o m p l e x ，ag r e a ti m p a c to nt h e s u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t ，i ti sn e c e s s a r yt oc a r r yo u te n v i r o n m e n t a ls u p e r v i s i o nw o r k i nt h e p r o c e s so fe n v i r o n m e n t a ls u p e r v i s i o n ，r e a l i z et h et r a n s f o r m a t i o nb yq u a l i t a t i v ee v a l u a t i o nt o q u a n t i t a t i v ee v a l u a t i o n ，i st h ee n v i r o n m e n t a ls u p e r v i s i o nt h em o s ti m p o r t a n t t h i sp a p e re s t a b l i s ht h ei n d e xs y s t e mo fe n v i r o n m e n t a ls u p e r v i s i o ni ng a sd r i l l i n g e n g i n e e r i n g ；d e v e l o pe x p e r ts y s t e mo f e n v i r o n m e n t a ls u p e r v i s i o ni ng a s d r i l l i n ge n g i n e e r i n g ， t h ee x p e r ts y s t e me v a l u a t eq u a n t i t a t i v e l yt h ec o n s t r u c t i o nu n i ta b o u tt h ei m p l e m e n t a t i o no f a l lk i n d so fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nm e a s u r e s ，e n v i r o n m e n t a lr i s kp r e v e n t i o nm e a s u r e s ，a n d t h ec a r r y i n go u to f ”t h r e es i m u l t a n e o u s n e s s ”o nt h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nf a c i l i t i e s ，d r a w e v a l u a t i o nc o n c l u s i o n ；a n dt h i ss y s t e mi sa p p l i e dt oag a sd r i l l i n ge n g i n e e r i n g t h r o u g he x p e r to p i n i o n ss u r v e y s ，t h i st h e s i ss y n t h e t i c a l l ye n v i r o n m e n t a le l e m e n t sa n d t h ec o m p l i c a t e dr e l a t i o n sb e t w e e ne a c he l e m e n to fg a sd r i l l i n ge n g i n e e r i n gw e r ec o n s i d e r e d ， m u l t i p l ee n g i n e e r i n ge x a m p l e sw e r ec o m b i n e d ，a h pw a sa d o p t e d ，t h ei n d e xs y s t e mw a s c o n s t r u c t e d ，w h i c hi n c l u d et a r g e tl a y e r ( h i g h - s u l f u rg a sd r i l l i n ge n g i n e e r i n g ) ，c r i t e r i o n l a y e r ( t h ef a c t o r sa t m o s p h e r e ，w a t e r ，n o i s e ，s o l i dw a s t e ，r e g i o n a le c o - - - e n v i r o n m e n t ，w a t e r a n ds o i l c o n s e r v a t i o n ，e n v i r o n m e n t a lr i s k s ) ，i n d e xl a y e r ( d u s tr e m o v a le f f e c t ，t h e s t a n d a r d i z a t i o no fw e l lc o n t r o ld e v i c ea n dt h eg a sp r e s s u r ec o n t r o l ，t r a n s p o r tv e h i c l ee x h a u s t e m i s s i o np a s sr a t ea n d31s p e c i f i ci n d e x e ss u c ha s ) s u b - c r i t e r i o nl a y e r ；e x p e r ts y s t e mt h e o r y w a su s e d ，d e v e l o pe x p e r ts y s t e mo fe n v i r o n m e n t a ls u p e r v i s i o ni ng a sd r i l l i n ge n g i n e e r i n g ， u s e ri n t e r f a c e ，c o m p r e h e n s i v ek n o w l e d g eb a s e ，d a t a b a s e ，a n di n f e r e n c ee n g i n ef o u r m o d u l e s ，t h ek n o w l e d g en e e d e di nt h ec a t e g o r y ，t h es o u r c e ，t h ea c q u i s i t i o nm o d e sa n d e x p r e s s i o nw a yi nc o m p r e h e n s i v ek n o w l e d g eb a s ew a sc o n s t r u c t e d ，i n f e r e n c ee n g i n ew a s e s t a b l i s h e db yd e d u c t i v er e a s o n i n g ( f u z z yr e a s o n i n g ) a n dp o s i t i v ei n f e r e n c et a c t i c e x p e r ts y s t e mo fe n v i r o n m e n t a ls u p e r v i s i o ni nh i g h s u l f u rg a sd r i l l i n ge n g i n e e r i n g w a se s t a b l i s h e di nw i n d o w so p e r a t i n gs y s t e me n v i r o n m e n t ，w a su s e dt h em o d u l a r i t y s o f t w a r ed e s i g nm e t h o da n ds o f t w a r ep r o g r a m m i n gl a n g u a g ev b6 0 ae n v i r o n m e n t a l s u p e r v i s i o ni ng a sd r i l l i n ge n g i n e e r i n gi st a k e na st h er e s e a r c ho b j e c t ，t h es y s t e mc a n a l s ob e u s e dt oo t h e re n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o ns h o w st h a tt h i ss y s t e ma n dt h ee n g i n e e r i n g e n v i r o n m e n t a ls u p e r v i s i o np r a c t i c ei s b a s i c a l l yt h es a m ec o n c l u s i o n ；u s e ri n t e r f a c e i s 仔i e n d l y ，w i t hg o o du s a b i l i t y ，s i m p l i c i t ya n df l e x i b i l i t y k e yw o r d s ：g a sd r i l l i n g ，e n v i r o n m e n t a ls u p e r v i s i o n ，e x p e r ts y s t e m ，c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o n i n f e r e n c e 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 问题的提出 2 0 0 2 年1 月召丌的第五次全国环境保护会议强调，保护和改善环境就是发展生产 力。目前，我国建设项目环境保护工作不断加强，但工作重点主要在环保审批和竣工 验收川，即：可行性研究阶段的环境影响评价报告编制及其审批，竣工验收阶段的竣工 环保验收调查核实工作。施工期的环境保护工作体现在“三同时”制度，即同时设计、 同时施工、同时投入使用。但“三同时”的环保作用主要是为了确保环保设施的主体 是否达到设计的要求、是否可以j 下常运行，而在实际操作中却流于形式。由于施工期 缺乏对环保措施落实的监督，一定程度上也弱化了环境影响评价的效果f 2 l 。这种环境管 理模式对工业污染型建设项目较为有效，但对水利、交通、电力、化工、矿产资源开 发、石油天然气丌发及管线建设等建设项目效果欠佳。这类建设项目对环境的影响往 往开始于勘探、选线、选址阶段，重点发生于施工建设期，等到项目竣工验收时，其 施工期所带来的生态环境破坏、水土流失、景观影响及环境污染等问题早已发生，造 成的环境影响已无法弥补和挽回【3 j 。 天然气作为一种清洁的能源和化工原料，在经济生活中具有十分重要的作用。天 然气丌发能够有效缓解区域能源短缺的局面，并对区域生态环境的改善也具有重要的 作用，但丌发过程中仍有影响。天然气钻探为天然气开发中核心工程之一，其产生的 诸如环境污染、生态环境破坏、水土流失等问题主要依靠石化系统的h s e ( 健康、安 全、环境) 管理制度、当地政府及工程监理单位监控管理【4 】o 因此，往往存在环境监察 力度不够、施工期环境管理缺位，出现环境问题无法统一协调等局限性，较难实现施 工期全过程环境管理，设计、环评及批复中环保措施难以全面落实，污染防治设施不 能正常使用，给后续的生产带来很大的环境隐患【引。因此，有必要在施工期环境管理体 系中介入独立于建设单位、工程监理之外的第三方环境监理。通过丌展工程环境 监理工作，监督检查施工单位环保措施设施落实情况，架起工程与当地环境保护行政 主管部门的桥梁，协助业主进行环境管理，形成丰富完整的监理工作资料，确保顺利 通过政府环保部门的环境验收。实施环境监理制度是科学发展的需要，是我国环保工 作迈上新台阶的重要标志。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 目前，我国环境监理处于起步阶段，已取得了不少优秀成果，但仍存在一些问题， 诸如从业人员的专业素质有待提高，理论研究和实践经验不足，类型多样，不确定性 大。重要的是，相对工程监理而言，环境监理缺乏统一的规范和标准。环境监理工作 内容、程序、方法以及监理组织模式等工作机制体系尚未形成，没有规范指导，使得 工作落实较难( 国家环境保护总局正在制定建设项目环境监理工作指南) 。工程环 境监理工作是一个负责体系，大气、声环境、水环境、生态环境及水土流失、环境风 险等环境影响因素之间相互影响、关系复杂，并且环境监理与人的工程经验有着密切 的联系，但是环境监理的依据文件描述一般比较笼统，缺少统一的标准和量化的指标， 一般用一些比较模糊的概念来对环保措施设施执行情况进行定性分析( 如施工现场定 期洒水、施工营地设置垃圾池等) ，而且未对环境要素进行系统分析和综合评价，但 到底建设项目环境保护效果如何，不同的人( 包括环境监理工程师) 可能有不同的理解， 由此产生不同的处理方法和结果。这样使得环境监理中包含了许多不确定因素，要建 立一个完整的数学模型对此复杂问题进行精确定量的描述相对困难，但采用人工智能 技术( 如专家系统) 加以处理【6 】则能较好地解决这一问题。 h 2 s 具有极强的腐蚀性和毒性，天然气中如果h 2 s 含量高，在钻探工程中对设备 及原辅材料防腐蚀性要求高，钻探技术难度大，对操作人员技术要求高，成本大，其 环境风险问题极为突出，如有不慎发生井喷、井漏事故，会带来严重公共安全问题， 一旦发生硫化氢泄漏，对周围大气、水、生态环境影响大，对周围居民生命健康构成 威胁，国内外天然气泄漏事故发生不多但危害较大。因此，为了最大程度地降低天然 气钻探工程对当地环境的影响，降低环境风险事故，保证居民人身安全，真正落实各 类环保措施和环境风险防范措施，确保环保工程满足“三同时”要求，开展环境监理 工作已成为天然气钻探工程的重中之重。 本文将传统的评价方法和专家系统的优势结合起来，在基于天然气钻探工程环境 影响分析的基础上，针对大气环境、水环境、声环境、固体废弃物、生态环境及水土 流失、环境风险等环境要素，建立天然气钻探工程环境监理专家系统，促进工程环境 监理合理化、具有可操作性，实现环境监理工作由定性评价到定量评价的转化，更好 地督促和指导建设工程环境保护工作的丌展，科学地评估环境监理是一个重要的课题。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国内外环境监理研究现状 在国外，环境监理已得到了全面的发展，并形成了完整的环境监理管理体系，一 些国家早已建立了基于市场机制运行的环境监理制度。美国、澳大利亚、加拿大、德 国、瑞士等一些欧美国家早在2 0 世纪6 0 年代就己着手建立公路环境保护法律体系和 管理体制，并形成了完善的环境保护监理制度 7 - 1 0 i 。 1 9 9 5 年9 月，我国利用世行贷款的黄河小浪底工程首次开展了工程环境监理工 作。此后，相继在深港联合治理深圳河工程、龙滩水电站、万家寨引黄工程、长江重 要堤防隐蔽工程和河南驻马店白云纸业等项目中进行了工程环境监理 1 2 】。2 0 0 2 年 1 0 月，围家环境保护总局、铁道部、交通部、水利部等有关部门联合下发关于在重 点建设项目中丌展工程环境监理试点的通知，首次实施青藏铁路格尔木至拉萨段、 渝怀铁路、西气东输管道工程、云南澜沧江小湾水电站工程、黄河公伯峡水电站工程、 重庆鞭蓉江江口水电站工程、四川1 岷江紫坪铺水利枢纽工程、广西右江百色水利枢纽 工程等1 3 个国家重点工程环境监理试点，并借鉴国外经验和工程监理经验，提出一套 操作可行的建设项目施工期环境监理办法及其配套的建设项目施工期环境监理 指南等规范文件，摸索出一条适合我国国情的环境峪理模式，逐步使建设项目施工 期二【：程环境豁理制度化，并在全困范 嗣内实施【1 3 】。2 0 0 4 年，交通部根据交通工程环境 监理试点的经验，下发了关于丌展交通工程环境监理工作的通知交环发 2 0 0 4 1 3 1 4 号，决定在交通行业内广泛丌展工程环境保护峪理工作，并作为二r ：程豁理的重要组成 部分，纳人工程监理管理体系同时制定了 ( - ) - t - 展交通工程环境监理工作实施方案， 推动交通工程环境保护监理工作的制度化、规范化和标准化1 1 3 】。目自订，各省、市环境 保护行政主管部门按照环发 2 0 0 3 】1 6 号文“关于宣传贯彻实施中华人民共和国环境 影响评价法的通知”中进一步加强对建设项目全过程环境保护监督管理的要求，纷 纷丌展建设项目环境监理试点工作【| 4 j 。 目前，国家环境保护部已将环境j 监理作为重大工程施工期环境保护“三同时”的 一项重要要求，重大非污染生态类建设项目均要求丌展环境监理工作，故实施工程环 境监理已是大势所趋。 目前我国工程环境监理的研究还处于初步发展阶段，主要是对工程环境的监理制 度、环保措施、运作模式、与工程监理和环境影响评价等关系、存在问题讨论及建议 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 等宏观性问题进行探讨。诸如：谭民强等人在关于建立工程环境监理制度的问题分 析与对策探索一文中在分析工程环境监理在实践中存在的问题的基础上，提出尽快 制定上位法、制定工程环境监理机构准入制度、同意资质管理、制定技术规范、统一 监理依据和收费标准等建议；谢建宇、马晓明在工程环境监理与工程监理的比较及 发展建议一文中对工程环境监理与工程峪理在监理对象、内容、范罔、依据、作用 等进行了比较，并对工程环境临理发展提出了建议；马健、孙东坡环境盟理在工程 建设中的运作模式一文中根据对f i d i c 条款f 17 1 ，提出了对环境监理现行运作模式 的改进意见。李启彬、刘丹、陈华勇【1 8 1 在剖析天然气气田丌发工程环境监理工作重点 的基础上，对天然气气 h 丌发工程环境监理实践中存在的缺乏法律支撑、缺少技术规 范等问题进行了分析，并提出了相关对策与建议措施。另外，国内学者也对长输管道 工程、油库工程、油气闸建设项日等环境监理工作进行了探讨。 但是，围内研究工作者对工程环境璐理量化的研究不多。董小林、袁玉卿在公 路建设项目施工期环境监理量化的研究一文中“论述了公路建设环境监理量化的必 要性及其量化环境监理的工作过程，对公路建没项目现场环境监理量化进行了探讨， 并对存在的问题进行了分析”；谷朝君、潘颖在输水工程环境监理探讨一文中提 出了输水工程环境i 监理指标的设置原则，也提出需要按照大气、水、声、生态环境等 环境要素末确定监理指标；杨文领1 1 9 j 从大气环境、水环境、声环境和生态环境保护的 角度来构建监理指标，一方面对施工期环境保护措施落实程度进行量化，构建指标量 化承包商的环境保护措施行为是否达标；另一方面构建环境监理竣工验收控制指标， 以控制承包商生态环境恢复措施的落实。 1 2 2 国内外气田开发环境保护研究现状 天然气气田在世界上分布比较广泛。在勘探开发天然气气f f l 中，法国、加拿大、 美国、俄罗斯和伊朗等囤积累了丰富经验。法国拉克气f f l 稳产1 9 a ，现已丌采5 0 余年 【2 0 1 。美国密西西比州南方的一个天然气气田，h 2 s 含量达4 5 ，井深达7 6 2 0 m ，井底 压力为1 6 5 6 m p a ，温度为2 2 1 【2 l l 。随着中国能源丌发战略的转变和油气勘探丌发建 设的深入发展，我国天然气储量进入快速增长期。据统计，截至到2 0 0 7 年底，我国累 计探明天然气储量已超过7 0 0 0 x1 0 8 m 3 ，约占探明天然气总储量的l 6 ，主要分布在四 川、长庆、近海等。川东北天然气气区面积约1 3 0 0 0 k m 2 ，就有4 0 多个构造【2 2 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 涂强等提出了从定量风险评价、安全防护距离确定、应急处置程序、环保管理、 职业健康管理等方面完善h s e 标准体系的建议【2 3 1 。天然气钻探工程丌发过程中会造成 环境污染、生态破坏并存在一定的环境风险，特别足钻井废水和钻井泥浆对周围环境 影响较大，井喷、井漏事故对环境和人群e 命健康构成潜在威胁。刘宇程等针对钻井 废泥浆的污染特点，综述了当前固化处理的一些常用的处理技术，对各种处理方法中 的技术优势和存在的主要问题进行了分析，并提出了钻井废泥浆处理的发展方向的建 议1 2 引。徐辉等以水泥基为主，针对钻井现场的泥浆进行了废钻井液的固化处理研究， 探讨了水泥、石灰、固化助剂、工艺条件对固化作用效果的影响，获得优化的处理工 艺条件，经大量实验证明，固化物浸出液的分析结果符合国家危险废物鉴别标准 ( g b 5 0 8 5 3 1 9 9 6 ) 和国家污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 1 2 5 j 。陈琼等针对钻井废水的污 染特点，综述了6 种常用的钻井废水处理方法，对各种处理方法的技术优势和不足进 行了分析，并提出钻井废水处理的发展方向是采用多种技术相结合【26 。 1 2 3 国内外专家系统在环境领域的研究现状 专家系统( e s ) 是人工智能领域最活跃和最广泛的领域之一1 27 1 ，简化结构见图1 1 。 自从1 9 6 5 年第一个专家系统d e n r a l l 2 8 - 2 9 在美国斯坦福人学问世以来，同时期丌发的 专家系统还有用于语音设别的h e a r s a y 3 0 】。2 0 世纪7 0 年代中期，用于诊断和治疗 血液感染及脑炎感染的m y c i n 系统 3 1 1 以及用于辅助地质学家探测矿藏的 p r o s p c t o r 系统p 5 j 等专家系统的成功丌发，标志着专家系统的成熟。经过4 0 年的开 发，专家领域己成为世界各国最热门的竞争性研究课题，同本、美国、英国等国家纷 纷将其列为国家重点研究项目，投入了大量的人力和资会，同本把专家系统作为第血 代计算机研究的核心内容，英国己将专家系统智能数据库列入国家四大重点项目 3 2 - 3 5 】。 各种专家系统已遍布各个专业领域，目自仃在商业、制造、电力系统、空间技术、工程、 环境、计算机系统、农业、电子、军事和医学等领域得到了很好地应用和发展。我国 对于专家系统的研究工作起步较晚，但经过二十年的艰苦努力，已经在理论研究和应 用开发方面取得了很大进展，在中医治疗、油井记录分析、地震预测、气象预报、军 事指挥、军事指导、作战模拟、战场管理等方面研制了一批专家系统，取得了明显的 经济效益和社会影唰3 6 j 。我国从1 9 8 7 年丌始对环境专家系统进行研究，目自订已有一些 环境专家系统相继建成，并取得了很好的效果f 3 7 】。m n o l n g e r 和d v e r 【3 s l y 0 举- j - 7 0 个环 境专家系统实例在环境科学研究中的应用。对国内已丌发的环境专家系统统计结果如 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 表1 1 所示。专家系统技术现已广泛应用于环境领域的噪声、大气、水、生态、水土 流失等各个方面，但在环境监理方面的应用几乎没有。 图1 1 专家系统简化结构图 表1 1 国内环境专家系统 答案 纵观以上困内外学者对气田歹l ：发环境保护、环境监理及专家系统在环境领域的研 究现状发现，气田开发过程中产生的废水、废泥浆等带来的环境污染及环境风险问题 较突出，国内工程环境监理量化研究较少，涉及天然气钻探工程环境监理量化研究的 几乎没有，国内外专家系统开发技术已成熟，专家系统在环境领域应用比较广泛。为 了实现环境监理工作由定性评价到定量评价的转化，促进工程环境监理合理化、具有 可操作性，本文以此为目的，建立天然气钻探：j ：程环境临理指标体系，丌发天然气钻 探工程环境监理专家系统，并将该系统应用于某工程实例。 1 3 本文的研究内容、研究目的和技术路线 1 研究内容 天然气钻探工程环境监理专家系统的工作原理是，在有大量知以、规则、模型的 知识库的支持下，运用模糊评价原理和系统推理机对天然气钻探工程环境监理过程中 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 必须考虑的大量的定性的、定量的、确定的、不确定的因素进行计算、推理、分析， 综合评价该天然气钻探工程环保措施落实情况和环保设施“三同时 执行情况。 本文的主要研究内容为： ( 1 ) 结合国内外环境监理及天然气开发研究现状、发展趋势，确定天然气钻探工 程环境监理专家系统的评价对象和技术评价指标；简要分析了天然气钻探工程环境影 响，建立指标体系。 ( 2 ) 运用模糊评价方法和推理机原理，开发天然气钻探工程环境监理综合评价模 型，包括模型的设计方法、系统结构、功能和建立方法。 ( 3 )以w i n d o w s 操作系统为平台，运用v b6 0 编程语言开发实用系统软件。 2 课题研究目标 通过建立天然气钻探工程环境监理专家系统，以借助专家系统的经验性知识和领 域知识，模拟专家的思维方式，从而使复杂的评价问题相对简化，即在基于规则库、 事实库和模型库的综合知识库基础上，根据数据库映射到事实库中的事实，采用规则 库中相应规则以及模型库中的相应数学模型，经推理机推理和运算得出工程综合评价 结论，为工程环境监理工作提供综合评价工具。 3 技术路线 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 图1 2 本文研究技术路线 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 第2 章天然气钻探工程环境监理指标体系建立 2 1 天然气钻探工程环境监理概述 2 1 1 工程环境监理概述 工程环境监理是指社会化、专业化的工程环境峪理单位，在接受工程建设项目业 主的委托和授权之后，根据围家批准的工程建设合同、工程环境监理合同、其他工程 建设合同以及各种补充文件，有关环境保护、工程建设的法律法规和标准，环境主管 部门批准的建设项目设计文件、环境影响报告书和水土保持方案报告书等工程建设文 件及审批意见，针对工程建设项目所进行的旨在实现工程建设项目环保目标的微观性 监督管理活动。钻探工程环境监理主要包括环保措施达标监理和环保工程监理。坏保 措施达标监理是使施工期的环境质量达到环境质量标准，污染物排放如废气、污水、 噪声、固废等应符合环境保护有关标准的要求。环保工程监理是指钻井工程应符合环 境保护设计规定要求，包括：生态环境保护，水土保持，环境风险，基本农田、文物 古迹的保护，扬尘防护、排水工程、绿化等在内的环保设施建设的监理。 2 1 2 天然气钻探工程环境影响分析 钻探工程主要包括主体工程( 钻前工程、钻进工程、完井工程) 以及附属工程。 钻前工程一般包括井场建设、设备搬运安装。针对项目所在地层特点，采用空气钻、 常规钻或两种相结合的方式进行钻井。完井后，若勘探井不产天然气或所产气量无工 业丌采价值，则将井口用水泥封固后搬迁，放弃的井场应进行植被恢复和复耕。附属 工程主要为施工现场、生活营地、附属设施、井场道路及施工便道等。天然气钻探工 程工艺及产污位置见图2 1 。 图2 1j i ：艺流程及产污位置 西南交通大学硕士研究生学位论文第10 页 钻前工程产生的土石方和弃渣较少，可以内部消化，仅设临时堆土场，主要环境 影响是占地并造成对地表土壤和植被以及农作物的破坏，处置不当可能造成水土流失。 钻井时，柴油发电机、空压机、泥浆泵等施工机械运行噪声，可能会产生噪声扰民； 钻进、起下钻、固井作业等产生的钻井岩屑、废泥浆和各种废水，可能会污染周围水 体和上壤，特别是钻井废水和废泥浆对环境影响较大，钻井废水中c o d 、铁、锰、石 油类超标，具有高p h 值、高浓度的可溶性盐，废泥浆属于第1 l 类一般工业固体废物； 井喷、井漏事故以及完井测试放喷废气会造成严重的大气污染，废水池若因垮塌、防 渗失效或暴雨等会造成钻井废水外溢，污染周围土壤和水体。在完井测试的酸化洗井 阶段从井底返排出来的酸压废水，p h 、c o d 、s s 、石油类超标，可能会污染周围水体 和土壤。环境影响因子详见表2 1 。 表2 一l 环境影响冈子 水污染物施i ：废水、地衷释流、钻井废水、酸压废水、生活污水 噪声 下辆噪声、事故测试放喷苛压气流 f 州体废弃物 弃十、施i ：垃圾、_ t - 5 4 、2 圾、岩屑、废泥浆 生态环境破坏及水f ：流火 i i 地、十壤破坏、植被和动物影响、特殊保护h 标影响、水f ：流火等 环境风险 片喷、外漏、钻片废水外浠、滑坡、崩塌、泥f 谢e 等地质灾戎 2 1 3 天然气钻探工程环境监理范围及重点 钻探工程环境监理范罔为施工现场、生活营地、施工道路、附属设施等区域以及 上述区域内的施工活动影响到的周边区域。即：钻探区、施工区临时办公区、生活营 地、施工道路、附属设施等；自然保护区、文化古迹、水源保护区等需特殊保护区域， 人口密集区、文教区、党政机关集中的办公地点、疗养地、医院等社会关注区等环境 敏感点；以及上述范围内的生产施工对周边造成环境污染和生态破坏的区域。 天然气钻探工程环境监理的重点为：检查井场选址和平面布置合理性，事故测试 放喷废气是否经放喷系统点火燃烧，钻井废水和酸压废水排放量、处理效果及排放去 向，废弃泥浆固化效果、最终处置方式合理性及钻井泥浆崮化物浸出液达标情况，柴 油发电机等设备噪声污染防治措施落实情况，空气钻井时的井口除尘器、放喷池、放 喷管线、废泥浆池、废水池、岩屑池、旱厕及生活垃圾收集点等环保设施是否满足设 计数量、环保质量要求，临时占地生态恢复情况，工程拆迁范围内的农户等环境敏感 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 点拆迁安置情况，各类环境风险防范环保器材、设施是否安装到位，风险管理制度及 应急预案落实情况。 2 2 天然气钻探工程环境监理指标体系 2 2 1 评价方法 本文构建天然气钻探工程环境监理指标体系的目的在于为天然气钻探工程环境监 理的丌展提供量化依据，综合评价施工单位施工期环境保护措施没施落实情况。在充 分调研环境监理相关文献以及关于建立评价指标体系的各类文献的基础上，结合天然 气钻探工程需要，确定评价方法为通过层次分析法对工程打分并得出评价结论。根据 层次分析法的评价要求，评价指标的确定拟采用德尔菲专家调查法。指标权重的确定 采用层次分析法提出的l 9 比例标度法利用专家打分，建立判断矩阵计算各层次指标 权重，在指标体系层次、具体指标和指标权覃：确定后即形成完整的评价指标体系。 2 2 2 指标的确定 本文在参阅其他工程环境监理指标体系、广泛听取专家意见的基础上，结合几个 天然气钻探工程环境影响分析，按照各因素的联系和从属关系，将所有评价因素划分 为三个层次，即总目标层a 、准则层c 和指标层p 。总目标层a 为天然气钻探工程环 境监理，准则层c 分为c l 大气环境指标、c 2 水环境指标、c 3 声环境指标、c 4 固体废 弃物指标、c 5 生态环境及水土流失、c 6 环境风险指标六个部分。指标层p 分为31 个 具体指标，1 4 个定性指标，1 7 个定量指标。天然气钻探工程环境监理指标体系如图2 2 。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第12 页 a 天然 气钻探 i ：科环 境监理 一人气j 境指标 c 2 水环 境指标 降0 1 效一一一一一一一一一一一一一一一一一一定性指标 p 2 片控装置和i 气什压力控制规范性卜一一定性指标 ，运输7 f i 辆尾气排放合格率卜一一定鞋指标 p 4 井场内平面布置和选址合理性卜定性指标 5 除尘没施“王同时”符合程度卜定性指标 p 。人气环境综合质毓指数卜定量指标 p ，废水综合币r jj t j 率卜- 一- 定鼍指标 p 。废水处 单j 厶标率卜一一一一一一一一一一一一一一定鼙指标 p 。防雨、防风、防渗漏、防外滞能力卜_ 一定性指标 。地表水 染环保设施“同时”符合稗度卜定性指标 p l l 地表水环境综合质鲢指数 p 。2 地卜水环境综合质鞋指数 一一一一一一一一定颦指标 一一一一一一一一定餐指标 p 1 3 施l ：管理合理性卜- 一一一一一一一一一一一 l c 3 声环p 1 4 隔卢装置“二同时”符合程度卜 l 境指标 p 1 5 厂界噪卢j 旨数 - 一一一一一一一一一一一一 p 1 6 附近环境敏感点声环境质譬综合指数i ：。i 嗣体t 物指标 c ，生态环 境及水 ： 流火指标 6 环境f 险指标 一定性指标 一一定性指标 一一定量指标 一定鼙指标 p i7 挖填甲衡牢卜- 一一一一一一一一一一一一一一一一定母指标 p 1 8 废包堤千j 。 ： 1 收j 蕾卜一一一一一一一一一一一一定鞋指标 p 1 9 岩屑综合利j l j 率卜_ 一一一一一一一一一一一一一一定鼙指标 p 2 。废泥浆综合治理指数卜一定龄指标 p 2 il 吲废控制没施“二同时”符合群度卜定性指标 f 石i 丽一一一一一一一一一一一一一一一一一定量指标 p 2 3 植被和动物影响稃度卜一定性指标 p ：。i i 缶时圳地恢复率卜一一一一一一一一一一一一一定量指标 p 2 5 治理水十流火面积率卜一定鞋指标 p 2 6i 叮绿化匝f 移：绿化幸 一一一一一一一一一一一一定量指标 p 2 7 周边f j 壤质量指数卜定镑指标 p 2 8 拆迁安置率卜一一一一一一一一一一一一一一一一定量指标 p 2 9 风险防范措施合理性卜- 一定性指标 p 3 。环境风险防范设施“三同时“符合稚度卜一定性指标 p 3 l 席急预案制定规范性卜一定性指标 图2 2 环境监理指标体系结构层次图 p l 降尘效果( 定性指标) ：为天然气钻探工程环境监理主要指标之一。施工期的 扬尘污染主要来源于施工现场、施工便道施工及车辆运输过程中，主要污染物为t s p ， 若控制不及时，将会造成大气污染。在综合考虑洒水量、洒水频率、车辆轮胎清洗率、 土石方运输车辆加盖篷布率、材料遮挡率、空气钻井时除尘设施除尘效率等基础上得 出降尘效果，降尘效果越好得分越高。 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 p 2 井控装置和气井压力控制规范性( 定性指标) ：天然气钻探时可能发生井喷事 故，需要采用先进的井控装置和气井压力控制技术，实现平衡钻井，一旦发生溢流， 可在短时问( 如2 分钟) 内安全控制井口，防止井喷事故的发生。由于天然气中含有 h 2 s 、c 0 2 等腐蚀性介质，劳控装置密封性、防腐抗硫性要求高。气井压力控制按钻 井井控技术规程( s y t 6 4 2 6 2 0 0 5 ) 执行。钻井井口装置、井控管汇的配套与安装应 符合行业标准钻井井控装置组合配套规范、安装调试与维护( s y t 5 9 6 4 2 0 0 3 ) 的 规定要求。井控装置和气井压力控制规范性越好得分越高。 p 3 运输车辆尾气排放合格率( 定量指标) ：运输土石方和材料车辆排放的尾气主 要污染物为n 0 2 、c o ，可能会污染大气环境。一般要求每辆运输汽车具有尾气排放合 格证明。运输车辆尾气排放合格率得分越高。 车辆慝气捧放台格搴：呈羔苎鍪熹笋x 1 0 0 p 4 井场内平面布置和选址合理性( 定性指标) ：在充分调查工程所在地气候气象、 环境敏感点分布的基础上，结合当地土地利用类型、地形地貌等环境特点，按照钻 前工程及井场布置技术要求( s y t 5 4 6 6 2 0 0 4 ) ，综合考虑井场内平面布置和选址的合 理性，井场内平面布置和选址合理性越好得分越高。 p 5 除尘设施“三同时”符合程度( 定性指标) ：主要是指除尘设施与主体二 程同时 设计、同时施工、同时投入使用的环保要求符合程度，其数量、质量等是否满足环保 要求。除尘设施“三同时符合程度越高得分越高。 p 6 大气环境综合质量指数( 定量指标) ：作为大气污染防治措施效果的重要依据， 主要是指附近环境敏感点( 一般选择为对其影响最大的居民等敏感点) 的大气环境质 量指标h 2 s 、s 0 2 、t s p 、p m l o 等监测值经统计处理求出代表值，代入专门设计的计算 式，换算成无量纲的数值，用于定量和客观地评价大气环境质量，也称为大气环境综 合污染指数，其计算依据为当地环保部门规定执行的环境空气质量标准( g b 3 0 9 5 1 9 9 6 ) 中相应等级的标准限值。常用的综合评价指数有算术叠加指数、算术平均 指数和综合评价指数。本文根据实际情况，选择综合评价指数。本文考虑大气环境综 合质量指数最小值为0 4 9 ，最大值为2 o 。大气环境综合质量指数越小得分越高。 式中： p i 一综合评价指数； = 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 c i 一污染物的测定浓度； s i 一标准中规定的允许上限值； l o 所考虑的评价指标个数。 以下c i 、s i 参数意义相同。 p 7 废水综合利用率( 定量指标) ：主要是指施工废水( 包括基础，r 挖排水、设备 机械冲洗废水、混凝土搅拌机产生的搅拌废水) 和钻井废水的综合利用率。施工过程 中产生的施： 废水经沉淀池处理后回用，不外排。钻井废水由专门管线集中汇集在井 场防渗废水池中，经处理后循环利用，也可用于井场降尘、设备、场地冲洗、站场绿 化，剩余部分处理达标后在当地环保局的监督下排入附近受纳水体、运至回注井回注 或送资质污染处理厂处理。废水综合利用率越高得分越高。 废水综合利用率= 垡挈堕薯墓亳；产y 1 0 0 p 8 废水处理达标率( 定量指标) ：主要是指钻井废水、酸压废水以及施工人员产 生的生活污水的处理达标率，参考当地环保部分规定执行的污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 相应等级的标准极限值。施工人员产生的生活污水经旱厕或依托附近居民 既有环保措施处理后用作农肥，主要污染物为b o d 5 、氨氮、c o d 。钻井废水主要污染 物为c o d 、铁、锰、石油类，酸压废水主要污染物为p h 、c o d 、s s 、石油类，经处 理达标的酸压废水运至回注井回注、送资质污染处理厂处理或现场处理后直排。 废水处理达标率= 主累筝茎霎燃x 1 0 0 废水处理达标率2 主泵芊茎霎筹；蓁；幂蠡 粤； p 9 防雨、防风、防渗漏、防外溢能力( 定性指标) ：通过考察井场堵漏剂储备量， 钻进套管封隔水能力，废泥浆池、废水池、岩屑池和放喷池防渗系数、池子篷布遮挡 率、富余容积大小，库房( 主要用于堆放药品、油料、化学物品等) 、生活垃圾收集点、 材料堆放场地防雨、防渗、防泄漏能力大小，综合得出防雨、防风、防渗漏、防外溢 能力大小。防雨、防风、防渗漏、防外溢能力越强得分越高。 p l o 地表水污染环保设施“三同时”符合程度( 定行指标) ：主要是指废水池、放喷 池、钻井废水处理装置等与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用的环保要求 符合程度，其数量、质量、容积等是否满足环保要求。地表水污染环保设施“三同时” 符合程度越高得分越高。 p l l 地表水环境综合质量指数( 定量指标) ：为地表水污染防治措施效果的重要依 据。附近地表水体环境质量指标主要包括p h 、c o d 、石油类、氨氮、硫化物、铜、锌、 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 铅、镉、挥发酚、氯化物、溶解氧等，选择综合评价指数，其计算依据为当地环保部 门规定执行的地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 中相应等级的标准限值。地表 水环境综合质量指数最小值为o 4 9 ，最大值为2 0 。地表水环境综合质量指数越小得分 越高。 一般水环境质量单项指数用c i s i 的比值，但由于溶解氧和p h 值与其它参数的性 质不同，需要采用不同的指数单元形式。 ( 1 ) 溶解氧的标准型指数单元 i d o 一d o d o x d o j i - 上，l ，- + ，一- u - t ( d o j d q ) ：x d o ，21 0 一9 面若p g d q ) 。 式中：x n o j - - j 点的d o 标准型指数单元； d 0 r 饱和d o 浓度，d o f = 4 6 8 ( 31 6 + t ) t 一水温( ) ： d o j _ i 点的d o 浓度； d o s - - d o 的评价标准。 ( 2 ) p h 值的标准型指数单元 0 一珏hd h 一q x p 。2 蔬g l 瓶，2 嵛p h ) 式中：x p h j - - j 点的p h 标准指数单元； p h j - - j 点的p h 监测值； p h 。r 评价标准中规定的p h 下限； p h 。一评价标准中规定的p h 上限。 p 1 2 地下水环境综合质量指数( 定量指标) ：为地下水污染防治措施效果的重要依 据。附近井泉的地下水环境质量指标主要包括p h 、电导率、溶解氧、六价铬、石油类、 氨氮、铜、锌、铅、镉、氯化物、总硬度、挥发酚等，选择综合评价指数，其计算依 据为当地环保部门规定执行的地下水质量标准( g b t 1 4 8 4 8 9 3 ) 中相应等级的标准 限值。地下水环境综合质量指数最小值为o 4 9 ，最大值为2 0 。地下水环境综合质最指 数越小得分越高。 p 1 3 施工管理合理性( 定行指标) ：诸如采用低噪声设备、合理安排施工时间、合 理布局施工现场、施工机械定期保养维修、安装和拆卸管件轻拿轻放、车辆经过村镇 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 禁止鸣笛，表明施工管理合理性较好，反之则合理较差。施。j 二管理合理性越好得分越 高。 p 1 4 隔声装置“三同时 符合程度( 定性指标) ：主要是指柴油发电机房、空压 机房、泥浆泵等隔声装置等与主体工程