SY∕T 7015-2020 石油天然气钻采设备 固井压裂柱塞泵(石油天然气).pdf

ICS 75.180.10 E 92 中华人民共和国石油天然气行业标准SY /T 7015-2020 代替SY/T7015-2014 石油天然气钻采设备固井压裂柱塞泵Petroleum drilling and production equipment一Cementing and fracturing pump 2020 -10-23发布2021-02 -01实施国家能源局发布SY/T 7015-2020 目次前言.rn 1 范围-2 规范性引用文件.3 术语和定义24 常用计算公式.35 型号编制规则.4 6 泵方向及液缸号规定46.1 泵的方位46.2 泵的传动方向 46.3 泵的液缸号和泵动力端轴承座以及十字头、十字头滑套编号方法 47 信息确认47.1 买方信息47.2 卖方信息48 主要零部件.59要求.5 9.1 性能要求.59.2 设计要求. 5 9.3 吊装要求. 6 10 主要零部件材料.6 10.1 材料规范.610.2 材料验证.6 10.3 材料质量控制.7 11 焊接711.1 焊接工艺规程711.2 焊接工艺评定.7 11.3 焊工和焊接操作工 .7 11.4 焊接材料 711.5 焊缝无损检测 712检测(追溯).813 试验.8 SY/T 7015-2020 13.1 型式试验813.2 出厂试验.9 13.3 试验记录.914 标志和表面保护. 9 14.1 标志914.2 表面保护.1015 出厂文件、贮存、包装和运输.1015.1 出厂文件1015.2 贮存1015.3 包装和运输1016 柱塞泵设备使用规范.10II SY/T 7015-2020 目IJ1=1 本标准按照GBff1.1-2009 (标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写给出的规则起草。本标准代替SY厅7015-2014(固井压裂柱塞泵。本标准与SYff7015-2014相比，主要变化如下:一一标准名称改为石油天然气钻采设备固井压裂柱塞泵们一一增加了间断作业、间歇作业、连续作业、不间断作业工况(见3.16、3.17、3.18、3.19); 增加了焊工和焊接操作工、焊接材料(见1 1.3、11.4); 修改了表面无损检测和体积元损检测内容(见11.5、第口章); 修改了试验中空负荷试验内容(见13. 1.3.1); 一一修改了试验中负荷试验内容(见13.2.3); 一一增加了间断作业、间歇作业、连续作业、不间断作业工况下的柱塞泵设备使用规范(见16.7、16.8、16.9、16.10)。本标准由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会(SAC/TC96)提出并归口。本标准起草单位:中石化四机石油机械有限公司、四机赛瓦石油钻采设备有限公司、宝鸡石油机械有限责任公司、中国石油集团川庆钻探工程有限公司井下作业公司、中国石油集团渤海石油装备制造有限公司、中石化胜利石油工程有限公司井下作业公司。本标准主要起草人:李蓉、李宏化、陈新龙、杜勇、李德洁、王成章、刘琼、岳刚、黎恭成、郑志杰、陶桂红、曾兴昌。III 1 范围石油天然气钻采设备固井压裂柱塞泵SY/T 7015-2020 本标准规定了石油天继5钻来设备用固井庄裂凭业泵的术语和定义，常用计算公式，型号编制规则，泵方向及液缸号规定，信息确认，主要零部件，要求?古耍事邮牛材料，焊接，检测，试验，标志和表面保护，出厂文件、贮存飞装和运输要求及使用规范。本标准适用于油气井(其中也包括页苦气、煤层气、可燃冰等)固井!压裂、酸化、防砂、砾石充填、压井、洗井等作业用的柱塞泵号fJ 本标准适用于固井压裂柱奉寰的设计制造方和使用方。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的。是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 222 钢的成品位手放分允许偏1GB/T 228.1 金属材料拉伸试验剿1部分:室温试验方法GB/T 229 金属材料|夏比摆锤冲击伊法GB/T 3077 合金结司钢GBIT 3181 漆膜颜包标准GB厅归21橡胶密J制品标志b装、l运输、贮甜的一GBIT 6394 金属平均晶粒度测定法GB厅12467.1金属申料熔焊质量要求l第1部分:质量求相应等杂的选择准则GBIT 12467.2 金属柑料熔焊质量要J第2部分J:完整质量要求| GBIT口467.5金属申料熔焊质IF丐第5部守:精气严量要求应依据的标准文件GBIT 32338石油天川气工业钻弄和修井设备钻井泵NBIT 47013.2承压、备无损检测第2部分:j主检测NBIT 47013.3承压i备无损检测第3部分:起耳检测NBIT 470山MA缸损检测第4部乡t: l!tft NBIT 47013.5承压设备无损检测第5部分:渗透检测ASTM A388 重型锻钢件超声波检验的标准作法(Standardpractice for ultrasonic examination of steel forgings) ASTM El65 通用工业液体渗透检验的标准操作方法(Standardpractice for liquid penetrant testing for general industry ) ASTME709 磁粉检验指南(Standardguide for magnetic particle testing) AWS Dl.l/Dl.lM 钢结构焊接规范(Structualwelding code-Steel) SY/T 7015-2020 3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1 制动功率brake horsepower 柱塞泵正常工作时的最大输人功率。3.2 水功率hydraulic horsepower 柱塞泵的输出功率，是单位时间内柱塞泵排出液体的能量增加值。3.3 连杆负荷rod load 柱塞泵柱塞在排出冲程时所承受的流体反作用力。3.4 最大排量maximum displacement 柱塞泵在对应柱塞直径下最高冲次时的流体排量。3.5 最高压力maximum pressure 柱塞泵在对应柱塞直径下流体的最高排出压力。3.6 最大连杆负荷maximum rod load 柱塞泵所能承受的连杆负荷的最大值，一般为在各柱塞最高压力下工作时的连杆负荷。3.7 泵效率efficiency of pump 柱塞泵的输出功率与输人功率的百分比。3.8 容积效率volumetric efficiency 柱塞泵的实际排量与其理论排量的百分比。3.9 机械效率mechanical efficiency 不计容积效率，只计算所有液力端和动力端的摩擦损失之和的泵效率。3.10 承压件pressure container parts 工作时完全封闭，成一个密闭的型腔，承受一定内压力的零件。3.11 ;中次strokes 单位时间内柱塞往复运动的次数，通常为次lmin。3.12 ;中程stroke length 柱塞泵柱塞从一个极限位置到另一个极限位置的距离。3.13 动力端power end 用于降低转速、增加扭矩，并将旋转运动转换成往复运动，驱动液力端工作的部件。2 SY/T 7015-2020 3.14 液力端fluid end 将动力端传递的动能转换成液体介质势能的部件。3.15 眼入总管manifold 直接和液力端相连，给液力端输送低压液体的部件。3.16 间断作业intermitt呻toperation 每天工作时间不超过钮，且每周主作王超过16h的作业工况。3.17 间歇作业intermediate.,.operation 每天工作时间也拙，或苍周L工作不超过30h且不属于间断作业的作业工况。连续作业continuous operation 每天工作时间超过拙，且每咛周工作时间越过30h，但低于96h的作业I况。3.18 3.19 4 常用计算公式) 11 ( 常用计算公式见公式0)至公式(4). (2) . (3) . (4) 式中: 泵效率1HHP 水功率，单产为千瓦(kW); BHP 制动功率，单但为千瓦(kW); h一一容积效率;h一一机械效率;Q一一排量，单位为升每秒(Lls); p一一排出压力，单位为兆帕(MPa); A 柱塞面积，单位为平方毫米(mm2); S 冲程，单位为毫米(mm); n 冲次，单位为次每分钟(次Imin)1一一缸数。3 SY/T 7015-2020 5 型号编制规则型号里应包含泵的制功功率参数。推荐按如下格式编制:口PT-L x x x x x TL特别标注用汉语卢母或英文首字母表示第一主参数代号:制动功率，单位为英制马力(hp)柱塞泵代号P结构特征代号:泵的缸数代号，T三缸，Q-五缸企业名称代号:汉语拼音示例:某企业设计生产的制动功率为2800hp五缸柱塞泵，型号编制为:口QP2800。i主特别标注可标注泵的用途、设计顺序，可缺省。6 泵方向及液缸号规定6.1 泵的方位泵左侧:人站在泵液力端处且面向泵动力端，左边方向为泵左侧。泵右侧:人站在泵液力端处且面向泵动力端，右边方向为泵右侧。6.2 泵的传动方向人站在泵液力端处且面向泵动力端，动力从左侧输入称为左输入(左传动)，动力从右侧输入称为右输入(右传动)。6.3 泵的液缸号和泵动力端轴承座以及十字头、十字头渭套编号方法最靠近输入侧的为1号，第二个为2号，依此类推。7 信息确认7.1 买方信息买方向卖方采购泵时，应向卖方提供必要的信息供卖方选型，包括使用要求(泵送介质的物理化学性能、主要工况参数等)、环境要求(包括瘟度、湿度等)，因为这些信息可能影响泵的使用和寿命。7.2 卖方信息卖方至少应提供以下信息:一一外形尺寸。一一安装尺寸。产品重量。进口连接尺寸。出口连接尺寸。一一其他必须的使用条件。4 SY/T 7015-2020 8 主要零部件制造商应确定主要零部件，至少应包含曲轴箱体(泵壳)、由轴、泵头体、动力端总成、液力端总成。9 要求9.1 性能要求9.1.1 泵效率要求在80%最高压力及80吨最大排量工作区间内，效率应不低于80%。9.1.2 泵容积效率要求80%最高压力至80%最大排量工ft区间内，容积效率应不低于9例也。H口项9.2 设计要求9.2.1 柱塞9.2.1.1 柱塞工作圆柱面柱塞工作圆柱面直径系列参数柱塞直径系列50.8 (2)、5V.11(2川、63.5(212)、69.85(3川、76.2(川、82.55(3/4)、88.9 (312)、I95:.25 (3川、101.6(4)、107.9纣(4/4)、114.3(412)、120.65(4圳、(t27(5t 133.35 (51/，)二139.7(5112)、巾.1(53的、152.4(6)、158.75(6/4)、1165.1(l6h)、171.563/4)、1177.8(7)、84.15(7/4)、190.5(710) 9.2.1.2柱塞尾部应有用可拆卸的螺勾孔，问纹应为如啡螺纹，例85mm(23/4in)以上的柱塞统一用1-8UNC-2B内螺纹。队归口2立.9.2.1.4 柱塞工作外圆面咀糙度R如不夹斗+兰0.4阳n凡。9.2.2 泵头体9.2.2.1泵头体也原则J使用合金钢锻件且应AJ恨求的力学。9.2.2.2 泵头体内表面各相贯部位应圆滑过渡，不允许有任何尖角锐棱，泵头体不允许有影响强度的任何缺陷。9.2.2.3 泵头体问座孔与阀座相配合的锥度表面不允许有沟槽及伤痕，其锥度部分的接触面积呈连续的环带状。环带的宽度均匀，接触面积不小于70%。9.2.3 吸入总管9.2.3.1 吸人总管与泵头体连接处应有密封装置。9.2.3.2 吸人总管要作静压试验，压力不低于0.7MPa，保压时间不低于3min，保压期间不允许有任d SY/T 7015-2020 何渗漏，压阵不能高于5%。9.2.4 润滑系统9.2.4.1 泵动力端采用连续压力油润滑，液力端盘根润滑推荐采用气压驱动润滑油方式。9.2.4.2 动力端润滑系统设计温度范围为300C-85C。最高允许润滑油温度为85C。9.2.4.3 盘根润滑管路应安装单向阀和调速阀(节流阀)。9.2.4.4 应规定动力端最高和最低润滑油压。9.2.4.5 过滤器滤芯应可拆卸、清洗、更换。9.2.5 紧固件柱塞连接螺栓、泵头体连接螺栓、输出法兰安装螺栓、连杆螺栓等重要螺栓应规定螺栓拧紧力矩。9.3 吊装要求泵需设计吊点或起吊装置，起吊时保证泵平稳。10 主要零部件材料旧m川准扩人扫牛牛J受接列下义厄应什沮田心斗斗P/斗事EJ万1斗44i#10 面。差书求。允求有要。序及要应能定担任分测节件性鉴理成检证组部学料处料拈睦相或力材热材无和材且一一一一一幸E且，。10.2.1 化学成分要求化学成分应符合相应国家标准或制造方的书面规范。化学成分允许偏差符合GB/T222的要求。10.2.2 力学性能要求在最终热处理状态下按GB/T228.1进行拉伸试验，按GB/T229进行冲击试验，试验结果应符合相应的国家标准或制造方的书面规范。所有非标准材料伸长率不小于12%，且断面收缩率不小于25%。10.2.3 低倍组织要求低倍组织要求应符合GB/T3077的要求。10.2.4 晶粒度要求性能热处理后的晶粒度评级方法按照GB/T6394评定，要求细于5级，不允许有魏氏体组织。10.2.5 取样方法采用本体或者随炉试块取样，取样位置为距表面114厚度或32mm(主要针对125mm以上的大6 截面工件)以内的芯部。10.3 材料质量控制10.3.1 试块SY/T 7015-2020 若采用与本体分离试块，则试块应随炉热处理，其锻造比不应超过产品的锻造比。试块有效截面大于或等于所验证的零件甩才，但不要求超过125mm。I . 10.3.2 测量和试验装置用于检查、试验材料丰能的仪器设备，在这相应标准或制造方规定进行定期鉴定或校准，以保证符合标准要求的准确度。10.3.3 质量控制人员所有直接影响材料质量控制活动的火员应按规定取得资格。11 焊接11.1 焊接工艺规程制造商应编制焊接工主规程f并确保其在生产中得到正确使用。焊接工艺规程应规定适用标准列出的全部基本参数。适用标准参见GB!T12467.1、GB!T12467.2、GB/T 12467.5或AWSDl.IIJ:H:-lM。11.2 焊接工艺评定焊接工艺规程应在生之前进行j晖，阿方法限合GBIT山7.1、GB!T口4川、GB!T12467.5或AWSDl.llDl.M。焊接工艺评定应记录占格试验用时焊接i艺规程的4部基际和补充(在要时)参数。1. ._. 1 I - - . -, . I 11.3 焊工和焊接操作工焊工和焊接操作工应?过合适的11.4 焊接材料制造商应建立焊接牛质量控制可即制定件可避免焊接材中潮氧化及损坏等的储存、保管、标识及使用程圃，这些程序应符合供应商的建议。11.5 焊缝无损检测11丘1总则当要求检测时，重要焊接变数和设备应进行监测，完工焊件(包括母材周围最小12.7mm的范围)和所有可检测的焊缝应按照本条规定的方法和验收准则进行检测。本条要求的无损检测应在最终热处理之后进行。7 SY/T 7015-2020 11.5.2 夕|、观检测所有焊缝应按GB/T12467.1、GB/T12467.2、GB/T12467.5的规定或制造方书面规范进行外观检查。11.5.3 表面无损检测主要承载焊缝、承压焊缝及主要承载件和承压件相连的连接焊缝，按NB/T470l3.4或ASTME709的规定进行检测。11.5.4 体积无损检测全焊透的主承载和承压焊缝应采用超声波或射线方法进行检测，检测和验收要求执行NB/T47013.2、NB/T470l3.3或AWS D1.l/D1.lMo 12 检测(追溯)12.1 新产品应经过型式试验检测，详见l3.1o1口2.2泵总成出厂之前应经过出试验，详见1口3.21口2.3泵的主要!霉辜音部F件应具有可追j溯朔性，要求能追j溯朔到原材料和每一道力加H工工序，这些主要零音部F件至少包括:由轴箱体本(泵壳)、曲轴、泵头体、动力瑞总成、j夜力端总戚。12.4 主要零部件为铁酷性材料时，按NB/T47013.4或ASTME709或制造方书面规范进行表面无损检测;主要零部件为非铁磁性金属材料时，按NB/T470l3.5或ASTME165或制造方书面规范进行表面无损检测。质量等级要求符合制造方书面规范。12.5 主要零部件按NB/T470l3.2、NB/T470l3.3或ASTMA388或制造方书面规范进行体积无损检测。质量等级要求符合制造方书面规范。13试验13.1 型式试验13.1.1 总则型式试验包含空负荷试验、性能试验及耐久试验。凡属下列情况之一时，应进行泵总成型式试验:新产品走型。一一正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时。13.1.2 型式试验检测资质型式试验检测单位应具有国家级或省级计量检测资质。13.1.3 型式试验流程13.1.3.1 空负荷试验泵总戚在最高转速下运转时间不少于15min，试验过程中不能有异响，不能有温度剧烈攀升，不能有漏油、漏气、漏水现象。8 SY/T 7015-2020 1口3.1.3.2性自能E试验分别测试每个转速及压力下柱塞泵运转性能。试验过程包括以下内容:一一测定泵主要技术性能指标。依据对泵总成试验所测出的数据，计算出泵的容积效率和总效率，绘制泵的压力排量由线、效率排量曲线和效率压力曲线。性能试验时每隔lmin记录一次数据，每个档位试验时间不少于5min。13.1.3.3 耐久试验通过对泵总成在允许最大连忏负荷飞同时在最大功率条件下，曲轴循环运转一百万次连续工作试验，考核该泵的耐久性工作能力。试验过程取过泵的噪声及主要零音问牛温升进行测定。耐久试验时每隔lOmin2.录一次数据，整个试验时间要求为曲轴循环次数不少于106次。13.2 出厂试验13.2.1 总则为控制产品质量，生产完成的泵总成应经过出厂试验检验合格后，方能交寸用户。泵出厂试验包 括动力端跑合试验及泵总成负荷试验。13.2.2 动力端跑合试验动力端跑合试验应按女PE要求进行:一一连续运转时间不步于2h。一阻合中轴承部位j号度最高不超过8咛?一跑合后检查残存丰壳底润滑油的萄j洁哼吉萨及零件是否正常$遇刷剧型到l壳啡非中铜屑粗、多时，应查找原因并整改。13.2.3 泵总成负荷试验Ll A4-lI!ti =TI&I:;:-1=4-lI!，tirht;，;，1.8._r:r-hj 13.2.3.1 负荷试验应不少tr-3个档位j试如El丁挡住响应包尚最高压力档和最大排量档，总试验时间不得少于2h。山.3.2试验运转时，零都件温升不拉过4;巳零部f温度生不超过85可。13.3 试验记录1. .1_. _. .1 试验中需测量和记录如下参数:输入转速、输入草率、破人压力、排!B压力、排出流量、主要轴承温度、泵动力端的润滑油温和压力、泵噪声、环境温支。14 标志和表面保护14.1标志14.1.1 在泵的明显部位应固定能永久性保持的不锈钢警示牌、产品铭牌。14.1.2 警示牌上应注明使用操作的基本常识和应避免的违规操作，以及违规操作可能带来的危害。14.1.3 产品铭牌至少应有如下信息:厂家标识。9 SY/T 7015-2020 一一产品型号。出厂日期。产品序列号。产品外形尺寸。一一产品重量。一一产品主要性能参数。14.2 表面保护14.2.1 当材料自身不具有防锈性能时，对其表面应进行防护处理。14.2.2 泵总成出厂时，应喷涂防锈漆，涂漆应符合GB/T3181的规定。15 出厂文件、贮存、包装和运输15.1 出厂文件出厂文件应包含产品合格证、使用说明书。使用说明书应包含如下内容:安全条款。一一泵的名称和型号。一一生产企业名称、详细地址。一一技术特点及参数。一一使用、保养和维修方法。一一常用易损件的名称和零件号。一一发运和贮存。15.2 贮存15.2.1 新泵不应长时间存储，尽可能尽早使用，泵产品露天存储不应超过6个月。15.2.2 泵在使用之后存储时，应清洗液力端并涂防锈液;堵塞液力端的吸人口和排出口;排干动力端的润滑油，泵内部彻底清洁;堵塞所有的油管接头:用防锈套裹住输入轴的伸出部分。15.2.3 泵应存放在温暖、干燥的地方。15.2.4 整体防火，发运时使用刚性托架，并用防潮材料包装。15.2.5 所有密封橡胶件应按GB/T5721规定的橡胶件贮存要求进行贮存。15.3 包装和运输15.3.1 所有的泵要在干燥的条件下装运，装箱发运前应用适当的润滑油清洗和填充。15.3.2 当泵通过海船装运时，要注意用不漏水的集装箱装运泵，要在甲板以下装运。15.3.3 随机文件和装箱单应包装在防潮袋中，封好后装在主机箱里。15.3.4 运输时不得翻转、倾斜。16 柱塞泵设备使用规范16.1 设备使用时，应安装有安全阀或其他防过载装置，过载装置应至少有15%的过载余量。例如，使用的柱塞泵最高压力为lOOMPa，过载装置应有15MPa的余量。10 SY/T 7015-2020 16.2 设备应安装固定在一刚性安装座上。16.3 泵的原动机输入泵的功率不应超过泵的制动功率的1.2倍。16.4 泵送的介质一般为固井水泥浆、携砂压裂液、酸化压裂液等，不能泵送腐蚀性很强的液体。16.5 制造方默认选用材料均为常规固井及酸化和压裂作业使用。使用前，柱塞泵使用方有责任确定泵的正常运行的工作场合，当不能确定使用场合或者泵送介质是否符合桂塞泵使用要求时，应与制造方确认后方可使用。当确知作业介质有H2S时，不论浓度是否明确，使用方都应避免泵在此环境下工作。16.6 在启动泵之前，应甜认泵由润滑压力符合润滑系统要求。16.7 对于间断作业工况，I应保证:a)施工压力在对应柱墨理论最高压力掬%100%时，工作时间每天不超过5%。b)施工压力在柱塞理怆最高压力80%-90%峙工作时间每天不超过25%。c)大排量施工，冲次超过最女酬次90%时，工作时间每天不超过1ofu16.8 对于间歇作业工况，应保证平窍生饵水马力不超过柱塞泵最大工作十马力的例。16.9 对于连续作业工况，应保证平均王作水马力不超过柱塞泵最大工作本马力的45%。16.10 对于不间断作业工况，应保证平均工作水马力不超过柱塞泵最大工万字水马力的30%。11 笃笃|白。卜电医中华人民共和国石油天然气行业标准石油天然气钻采设备固井压裂柱塞泵syrr 7015-2020 石油工业山版社山版(北京安定门外安华里二区一号楼)北京中有油彩色印刷有限责任公司.Jjf版印刷新华书店北京发行所发行880 x 1230毫米16开本l.25印张30千字印1-4002021午l月北京;第l版2021年1月北京第1次印刷书号:155021 8173 jj二价:25.00元版权专有不得翻印