0 引言
1 天然气中氡的来源
1.1 氡的成因
1.2 氡的释放机理
1.3 氡释放的影响因素
2 氡的危害
2.1 对人体健康的危害
2.2 对天然气处理设备的危害
3 天然气中氡的含量及分布
3.1 天然气中氡的含量
3.1.1 国内外天然气中氡的含量
表1 各国气田天然气中的氡含量水平Table 1 Radon levels in natural gas fields of each country |
国家 | 检测点 | 氡浓度/(Bq/m3) | 氡浓度均值(Bq/m3) | 数据来源 | |
---|---|---|---|---|---|
泰国 | 陆上油气井 | 354~1 222 | — | 文献[42] | |
海上油气井 | 16~197 | — | |||
美国 | 宾夕法尼亚州Marcellus页岩 | 37~5 920 | — | 文献[43] | |
宾夕法尼亚州上泥盆统砂岩 | 37~2 923 | — | |||
英国 | 40~3 400 | 170 | 文献[44] | ||
荷兰 | 41~1 600 | — | |||
德国 | 40~360 | — | |||
加拿大 | 亚伯达省 | 148~7 600 | 2 300 | ||
安大略省 | 150~3 000 | — | |||
波兰 | 天然气管道 | 30~425 | 258 | 文献[2] | |
中国 | 四 川 气 田 | 川东开发公司 | 408.87~431.85 | 215.82 | 文献[38] |
川西南矿区 | 845.75~890.83 | ||||
川西北矿区 | 60.84~68.10 | ||||
川南矿区 | 325.89~352.87 | ||||
川中矿区 | 64.76~77.52 | ||||
任 丘 气 田 | 8-21井 | 8~20 | 109±96 | 文献[39] | |
别左庄井 | 47~99 | ||||
南孟二厂井 | 264~278 | ||||
苏 桥 井 | 124~142 | ||||
京51号井 | 71~114 |
3.1.2 页岩气中氡的含量
表2 美国页岩气中氡的含量Table 2 Radon content in shale gas in the United States |
气田 | 研究位置 | 氡浓度/(Bq/m3) | 氡浓度均值/(Bq/m3) | 数据来源 |
---|---|---|---|---|
宾夕法尼州Marcellus页岩 | 井口 | 1 365.3~95 312(预测) | — | 文献[20] |
井口 | 3 515~3 885(预测) | 3 700 | 文献[19] | |
井口 | 1 332~4 070(预测) | — | 文献[21] | |
管道入口 | 1 517~2 738 | — | 文献[41] | |
生产气井、井口和气水分离器之间的阀门 | 37~2 923 | 1 369 | 文献[43] | |
宾夕法尼亚州上泥盆统砂岩 | 生产气井、井口和气水分离器之间的阀门 | 259~2 405 | 1 554 | 文献[43] |
科罗拉多州Denver Basin 砂岩 | 水力压裂过程 | 111 | — | 文献[46] |
3.2 地表环境中氡的分布
3.2.1 大气中的氡
3.2.2 水中的氡
3.2.3 土壤中的氡
4 天然气中氡的检测与治理
4.1 氡的检测方法
方法 | 测量方式 | 采样或 测量时间 | 涉及的 粒子类型 | 探测器 | 探测下限 | 优点 | 缺点 |
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径迹蚀刻法 | 累积 | 30 d~1 a | α粒子 | 聚碳酸酯膜 CR-39 | 2.1× 103 Bq·h/m3 | 操作及携带方便、价格低廉、适用于大规模长期测量 | 测量周期长、低浓度测量离散度大 |
脉冲电离 室法 | 瞬时 | 1~4 h | 电离室 | — | 灵敏度高、稳定性好、可现场测得结果、时间灵活 | 测量设备价格较高、对操作人员要求较高、 野外长时间测量需提供电力保障 | |
连续 | 2~7 d | ||||||
静电收集法 | 瞬时 | 1~4 h | 半导体 | — | 灵敏度高、稳定性好、现场能得到测量结果、能够得到氡浓度随时间的变换 | 测量设备价格较高、对操作人员要求较高、 野外长时间测量需提供电力保障 | |
连续 | 2~7 d | ||||||
闪烁室法 | 瞬时 | ~1 min | 闪烁室 (0.5 L) | 40 Bq/m3 | 快速、灵敏度高、取样简单方便、能够反映氡浓度随时间的变换 | 闪烁室本底增高后消除较困难、瞬时取样容易造成测量结果误差较大、对气压敏感 | |
连续 | 2~7 d | ||||||
活性炭盒法 | 累积 | 3~7 d | γ粒子 | NaI(TI) 或半导体 | 3 Bq/m3 | 操作及携带方便、价格低廉、适合于大 面积测量 | 对温度和湿度敏感、暴露周期<7 d,只能得到平均测量结果 |