固井壓裂柱塞泵 液力端總成》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明

 

一、 工作簡(jiǎn)況

項(xiàng)目背景

    柱塞泵是一種典型的容積式水力機(jī)械，由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，把輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為液體的壓力能，再以壓力、流量的形式輸入到系統(tǒng)中去，它是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，由于它能在高壓下輸送液體，因此在造船、石油開(kāi)采、載重機(jī)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。其在石油開(kāi)采中更是發(fā)揮著重要作用，用于酸化、固井、壓裂、壓井和礫石填充等多種作業(yè)。在油田固井、壓裂作業(yè)中使用的大功率柱塞泵；由液力端和動(dòng)力端組成。動(dòng)力端由減速器、曲軸連桿機(jī)構(gòu)、柱塞機(jī)構(gòu)依次相聯(lián)；液力端為包含柱塞和密封組件的泵頭體；泵頭體安裝在動(dòng)力端殼體上。壓裂是指采油或采氣過(guò)程中，利用水力作用，使油氣層形成裂縫的一種方法，提高油氣層的滲透能力，以增加產(chǎn)油量。在國(guó)家能源安全戰(zhàn)略推動(dòng)下，中國(guó)頁(yè)巖氣加大勘探開(kāi)發(fā)，壓裂設(shè)備作為頁(yè)巖氣開(kāi)采的核心設(shè)備，未來(lái)需求將持續(xù)高增長(zhǎng)。

液力端總成是柱塞泵的核心部件之一，為了規(guī)范該產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用，保證液力端產(chǎn)品的統(tǒng)一性及質(zhì)量性能的符合性。本企業(yè)將遵循以下原則：充分利用企業(yè)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施條件，將其均納入到設(shè)計(jì)方案，合理調(diào)整，以減少重復(fù)投資；堅(jiān)持技術(shù)、設(shè)備的先進(jìn)性、適用性、合理性、經(jīng)濟(jì)性的原則，確保產(chǎn)品的質(zhì)量，以達(dá)到企業(yè)最高效益；認(rèn)真貫徹執(zhí)行國(guó)家基本建設(shè)的各項(xiàng)方針、政策和有關(guān)規(guī)定，執(zhí)行國(guó)家及各部委頒發(fā)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；節(jié)能降耗，注重環(huán)境保護(hù)。

本企業(yè)作為此標(biāo)準(zhǔn)的參與制訂單位，在經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)沉積和市場(chǎng)開(kāi)拓，已有一套成熟的制造工藝和質(zhì)量檢測(cè)方案。另外，本標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施一定可以進(jìn)一步拉大產(chǎn)業(yè)鏈條，有效推動(dòng)我省乃至全國(guó)石油設(shè)備行業(yè)的產(chǎn)業(yè)革新，并規(guī)范行業(yè)健康有序發(fā)展，符合我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

二、 編制過(guò)程簡(jiǎn)介

項(xiàng)目來(lái)源：蘇質(zhì)協(xié)[2021]61號(hào)“江蘇省質(zhì)量協(xié)會(huì)關(guān)于《固井壓裂柱塞泵  液力端總成》等2項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)的公告”

2021.04～2021.08前期調(diào)研：由鹽城市崇達(dá)石化機(jī)械有限公司牽頭，與蘇州道森鉆采設(shè)備股份有限公司、鹽城市石油機(jī)械行業(yè)協(xié)會(huì)等研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)共同成立標(biāo)準(zhǔn)起草小組，調(diào)研固井壓裂柱塞泵 液力端總成的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)資料等，針對(duì)產(chǎn)品的安全性、技術(shù)要求和檢測(cè)方法等進(jìn)行充分分析，形成調(diào)研報(bào)告。

2021.09～2021.12 標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)：研制小組根據(jù)調(diào)研內(nèi)容，召開(kāi)項(xiàng)目交流會(huì)議，通過(guò)廣泛收集國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)資料并進(jìn)行多處實(shí)地調(diào)研和反復(fù)討論，明確標(biāo)準(zhǔn)的主要目標(biāo)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的基本框架，確定主要指標(biāo)，完成標(biāo)準(zhǔn)草案、編制說(shuō)明和立項(xiàng)材料，并在江蘇省質(zhì)量協(xié)會(huì)完成標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)。

2021.10～2022.03 征求意見(jiàn)：研制小組積極針對(duì)固井壓裂柱塞泵-液力端總成的主要內(nèi)容、技術(shù)指標(biāo)和試驗(yàn)方法等，進(jìn)行詳細(xì)分析和討論，形成征求意見(jiàn)稿。

三、 標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)

（一）標(biāo)準(zhǔn)編制原則

（1）適用性原則

本文件適合固井壓裂柱塞泵-液力端總成的型號(hào)編制規(guī)則、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、貯存、包裝及運(yùn)輸要求、出廠文件和表面保護(hù)。文件內(nèi)容簡(jiǎn)明，便于生產(chǎn)者和產(chǎn)品經(jīng)銷商在生產(chǎn)和銷售過(guò)程中使用，具有良好的操作和指導(dǎo)性。

（2）規(guī)范性原則

本標(biāo)準(zhǔn)以國(guó)家、省頒布實(shí)施的《中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法》、《中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法實(shí)施條例》、《江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)管理規(guī)定》、《江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》和等法律法規(guī)為準(zhǔn)則，嚴(yán)格按照GB/T 1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。文本的編排也采用我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)模板SET 2020版進(jìn)行排版，確保標(biāo)準(zhǔn)文本的規(guī)范性。

（3）科學(xué)性原則

本標(biāo)準(zhǔn)起草過(guò)程中，以文獻(xiàn)報(bào)道和標(biāo)準(zhǔn)起草小組成員的研究成果為主要依據(jù)，結(jié)合近年來(lái)固井壓裂柱塞泵-液力端總成生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，確定有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，確保本標(biāo)準(zhǔn)具有科學(xué)性、準(zhǔn)確性，基本滿足固井壓裂柱塞泵-液力端總成技術(shù)規(guī)范的需求。

（二）確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

《固井壓裂柱塞泵 液力端總成》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)在制定過(guò)程中，遵循我國(guó)《標(biāo)準(zhǔn)化法》和《地方標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》有關(guān)規(guī)定。

2.1 主要內(nèi)容

本文件規(guī)定了固井壓裂柱塞泵-液力端總成的術(shù)語(yǔ)和定義、型號(hào)編制規(guī)則、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、貯存、包裝及運(yùn)輸要求、出廠文件和表面保護(hù)。

本文件適用于油田油氣井固井、壓裂、酸化、防砂、礫石充填、壓井、洗井等作業(yè)用的通徑為3.75〞、4〞、5〞，壓力為105 MPa、140 MPa的固井壓裂柱塞泵-液力端總成的設(shè)計(jì)、制造和驗(yàn)收。

2.2 主要參考及應(yīng)用的規(guī)范性引用文件

GB/T 222—2006  鋼的成品化學(xué)成分允許偏差

GB/T 228.1—2010  金屬材料  拉伸試驗(yàn)  第1部分：室溫試驗(yàn)方法

GB/T 229—2020  金屬材料  夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法

GB/T 3077—2015  合金結(jié)構(gòu)鋼

GB/T 3181—2008  漆膜顏色標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 6394—2017  金屬平均晶粒度測(cè)定方法

SY/T 7015—2020  石油天然氣鉆采設(shè)備  固井壓裂柱塞泵

NB/T 47013.3—2015  承壓設(shè)備無(wú)損探傷  第3部分：超聲檢測(cè)

NB/T 47013.4—2015  承壓設(shè)備無(wú)損探傷  第4部分：磁粉檢測(cè)

2.3 技術(shù)要求

包含了對(duì)產(chǎn)品化學(xué)成分、力學(xué)性能、晶粒度、無(wú)損檢測(cè)、壓強(qiáng)和密封性能、外觀、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和吊裝方面的規(guī)定。

2.3.1產(chǎn)品的化學(xué)成分見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)草案5.1。

要求了泵頭體、閥座、閥體、柱塞等主要零部件材料的化學(xué)成分，具體為所用鋼材的化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。由于在壓裂泵的生產(chǎn)活動(dòng)中液力端不斷地承受著高壓甚至超高壓高頻的交變載荷以及輸送介質(zhì)的沖擊腐蝕，是整個(gè)設(shè)備中最容易損壞的部件。材料的選擇決定了各零部件的抗疲勞強(qiáng)度和使用壽命。

2.3.2產(chǎn)品的力學(xué)性能見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)草案5.2。

主要對(duì)合金結(jié)構(gòu)鋼泵頭體材料經(jīng)熱處理后的力學(xué)性能作出了規(guī)定。泵頭體的強(qiáng)度除了與材料息息相關(guān)，還與制造工藝密不可分，整體淬火等熱處理工藝，是增強(qiáng)泵頭體抗疲勞能力和延長(zhǎng)使用壽命的有效途徑。

2.3.3產(chǎn)品的晶粒度要求見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)草案5.3

晶粒度應(yīng)符合GB/T 6394的規(guī)定。

2.3.4產(chǎn)品的無(wú)損檢測(cè)要求見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)草案5.4。

泵頭體、緊帽、壓蓋，在熱處理前和熱處理后，均應(yīng)符合NB/T 47013.3—2015的II級(jí)要求。

2.3.5產(chǎn)品的強(qiáng)度和密封性要求見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)草案5.5。

柱塞泵在使用時(shí)會(huì)存在泵內(nèi)外壓力差很大的現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致工作介質(zhì)從泵內(nèi)溢出，能量會(huì)因此產(chǎn)生額外的損失，良好的密封性能還是保護(hù)動(dòng)力端以及液力端不受介質(zhì)泄漏而造成損害重要的部件。泵的效率會(huì)受到密封性好壞的影響，密封效果的不佳會(huì)使柱塞泵無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至損壞柱塞泵。壓裂泵的壽命一般不高，維修周期短，這主要是因?yàn)閴毫驯霉ぷ鳝h(huán)境大都十分惡劣，其工作壓力差大，輸送液體酸度高，還會(huì)含有高硬度沙礫，強(qiáng)度和密封性的好壞，直接影響了壓力泵的效率和安全性。

2.3.6產(chǎn)品的外觀要求見(jiàn)草案的5.6。

主要對(duì)產(chǎn)品外觀、涂層標(biāo)識(shí)、部件裝配、旋入長(zhǎng)度做出了要求。

2.3.7產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要求見(jiàn)草案的5.7。

對(duì)產(chǎn)品的組成給出圖示規(guī)定。

2.3.8產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求見(jiàn)草案的5.8。

設(shè)計(jì)要求包含和柱塞、泵頭體和緊固件的設(shè)計(jì)要求。

2.3.9產(chǎn)品的吊裝要求見(jiàn)草案的5.9。

對(duì)產(chǎn)品的吊點(diǎn)和起吊操作給出了規(guī)定。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)性

關(guān)鍵性指標(biāo)對(duì)標(biāo)
序號(hào)	指標(biāo)名稱	標(biāo)準(zhǔn)		確定依據(jù)			先進(jìn)性性質(zhì)
		章節(jié)	內(nèi)容	對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)及名稱	章節(jié)	內(nèi)容
1	閥箱內(nèi)表面處理	5.5	對(duì)閥箱內(nèi)非密封面進(jìn)行表面增強(qiáng)處理	SY/T7015-2020 固井壓裂柱塞泵	無(wú)	無(wú)	填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白
2	柱塞工作外圓面硬度	5.9.1.1	柱塞工作外圓面硬度不低于HRC58		9.2.1	柱塞工作外圓面硬度不低于HRC55	技術(shù)要求嚴(yán)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
3	閥座孔與閥座相配合的錐度接觸面積	5.9.1.2	環(huán)帶的寬度均勻，接觸面積不小于75%		9.2.2.3	環(huán)帶的寬度均勻，接觸面積不小于70%	技術(shù)要求嚴(yán)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
4	重要螺栓擰緊力矩	5.9.1.3	柱塞連接螺栓，泵頭體連接螺栓，輸出法蘭安裝螺栓等重要螺栓的擰緊力矩應(yīng)符合表5的要求		9.2.5	柱塞連接螺栓，泵頭體連接螺栓，輸出法蘭安裝螺栓，連桿螺栓等重要螺栓應(yīng)規(guī)定螺栓擰緊力矩	填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白
5	力學(xué)性能	6.2	所有非標(biāo)準(zhǔn)材料伸長(zhǎng)率不小于13%，且斷面收縮率不小于28%		10.2.2	所有非標(biāo)準(zhǔn)材料伸長(zhǎng)率不小于12%，且斷面收縮率不小于25%	技術(shù)要求嚴(yán)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
6	晶粒度	6.3	性能熱處理后的晶粒度評(píng)級(jí)方法按照GB/T 6394的規(guī)定評(píng)定，要求細(xì)于6級(jí)，不允許有魏氏體組織。		10.2.4	性能熱處理后的晶粒度評(píng)級(jí)方法按照GB/T 6394的規(guī)定評(píng)定，要求細(xì)于5級(jí)，不允許有魏氏體組織。	技術(shù)要求嚴(yán)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
7	閥箱內(nèi)表面處理硬度	6.7	閥箱內(nèi)非密封面增強(qiáng)處理后硬度為HB360-380		無(wú)	無(wú)	填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白

四、 主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況分析

按照本文件條款要求，組織實(shí)施了相關(guān)重要的試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)證，具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如下：拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、壓力試驗(yàn)、靜水壓強(qiáng)度試驗(yàn)、強(qiáng)度和密封性能等。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)全面驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)條款的適用性和可行性，驗(yàn)證結(jié)果來(lái)看，滿足標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)要求。

五、 產(chǎn)業(yè)化情況、推廣應(yīng)用論證和預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效果等情況

本文件的制定實(shí)施，將統(tǒng)一規(guī)范固井壓裂柱塞泵-液力端總成的術(shù)語(yǔ)和定義、型號(hào)編制規(guī)則、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、貯存、包裝及運(yùn)輸要求、出廠文件和表面保護(hù)，有利于提升產(chǎn)品整體的質(zhì)量水平，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品附加值，助力本產(chǎn)品在國(guó)際上擁有更高的占有率，打出“中國(guó)品牌”。通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)工藝，引進(jìn)更新的設(shè)備和技術(shù)，提高產(chǎn)品的供給側(cè)市場(chǎng)需求。本文件的制定將為固井壓裂柱塞泵的生產(chǎn)、制造提供技術(shù)依據(jù)。

六、 采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的情況，與國(guó)際、國(guó)內(nèi) 同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比情況

本文件沒(méi)有采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

本文件在制定過(guò)程中查到同類國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：API Spec 7K 鉆井和修井設(shè)備規(guī)范。

本文件主要參考了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SY/T 7015-2020 《石油天然氣鉆采設(shè)備 固井壓裂柱塞泵》，對(duì)比SY/T 7015-2020 《石油天然氣鉆采設(shè)備 固井壓裂柱塞泵》的要求，本文件內(nèi)容指標(biāo)更全面，更先進(jìn)。

本文件的總體技術(shù)水平屬于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

七、 與現(xiàn)行有關(guān)法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

本文件與相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致，沒(méi)有沖突。

八、 重大分歧意見(jiàn)的處理過(guò)程及依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)在編寫(xiě)過(guò)程無(wú)重大意見(jiàn)分歧。

九、 貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

本文件發(fā)布后，應(yīng)向本行業(yè)進(jìn)行宣傳、貫徹，向從事生產(chǎn)、制造、研發(fā)固井壓裂柱塞泵的工作人員推薦執(zhí)行此標(biāo)準(zhǔn)。

十、 廢止現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議

無(wú)。

固井壓裂柱塞泵-液力端總成標(biāo)準(zhǔn)研制工作小組

2022.03