固井壓裂柱塞泵 液力端總成》團體標準編制說明

 

一、 工作簡況

項目背景

    柱塞泵是一種典型的容積式水力機械，由原動機驅動，把輸入的機械能轉換成為液體的壓力能，再以壓力、流量的形式輸入到系統中去，它是液壓系統的動力源，由于它能在高壓下輸送液體，因此在造船、石油開采、載重機等領域廣泛應用。其在石油開采中更是發揮著重要作用，用于酸化、固井、壓裂、壓井和礫石填充等多種作業。在油田固井、壓裂作業中使用的大功率柱塞泵；由液力端和動力端組成。動力端由減速器、曲軸連桿機構、柱塞機構依次相聯；液力端為包含柱塞和密封組件的泵頭體；泵頭體安裝在動力端殼體上。壓裂是指采油或采氣過程中，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，以增加產油量。在國家能源安全戰略推動下，中國頁巖氣加大勘探開發，壓裂設備作為頁巖氣開采的核心設備，未來需求將持續高增長。

液力端總成是柱塞泵的核心部件之一，為了規范該產品的生產及應用，保證液力端產品的統一性及質量性能的符合性。本企業將遵循以下原則：充分利用企業現有基礎設施條件，將其均納入到設計方案，合理調整，以減少重復投資；堅持技術、設備的先進性、適用性、合理性、經濟性的原則，確保產品的質量，以達到企業最高效益；認真貫徹執行國家基本建設的各項方針、政策和有關規定，執行國家及各部委頒發的現行標準和規范；節能降耗，注重環境保護。

本企業作為此標準的參與制訂單位，在經過多年的技術沉積和市場開拓，已有一套成熟的制造工藝和質量檢測方案。另外，本標準的制定和實施一定可以進一步拉大產業鏈條，有效推動我省乃至全國石油設備行業的產業革新，并規范行業健康有序發展，符合我國國民經濟可持續發展的戰略目標。

二、 編制過程簡介

項目來源：蘇質協[2021]61號“江蘇省質量協會關于《固井壓裂柱塞泵  液力端總成》等2項團體標準立項的公告”

2021.04～2021.08前期調研：由鹽城市崇達石化機械有限公司牽頭，與蘇州道森鉆采設備股份有限公司、鹽城市石油機械行業協會等研究機構和企業共同成立標準起草小組，調研固井壓裂柱塞泵 液力端總成的相關標準和市場資料等，針對產品的安全性、技術要求和檢測方法等進行充分分析，形成調研報告。

2021.09～2021.12 標準立項：研制小組根據調研內容，召開項目交流會議，通過廣泛收集國內相關文獻資料并進行多處實地調研和反復討論，明確標準的主要目標，構建標準的基本框架，確定主要指標，完成標準草案、編制說明和立項材料，并在江蘇省質量協會完成標準立項。

2021.10～2022.03 征求意見：研制小組積極針對固井壓裂柱塞泵-液力端總成的主要內容、技術指標和試驗方法等，進行詳細分析和討論，形成征求意見稿。

三、 標準編制原則和確定標準主要內容的依據

（一）標準編制原則

（1）適用性原則

本文件適合固井壓裂柱塞泵-液力端總成的型號編制規則、要求、試驗方法、檢驗規則、標志、貯存、包裝及運輸要求、出廠文件和表面保護。文件內容簡明，便于生產者和產品經銷商在生產和銷售過程中使用，具有良好的操作和指導性。

（2）規范性原則

本標準以國家、省頒布實施的《中華人民共和國標準化法》、《中華人民共和國標準化法實施條例》、《江蘇省地方標準管理規定》、《江蘇省地方標準管理辦法》和等法律法規為準則，嚴格按照GB/T 1.1-2020《標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。文本的編排也采用我國的標準編寫模板SET 2020版進行排版，確保標準文本的規范性。

（3）科學性原則

本標準起草過程中，以文獻報道和標準起草小組成員的研究成果為主要依據，結合近年來固井壓裂柱塞泵-液力端總成生產和產業發展的實際情況，確定有關技術指標，確保本標準具有科學性、準確性，基本滿足固井壓裂柱塞泵-液力端總成技術規范的需求。

（二）確定標準主要內容

《固井壓裂柱塞泵 液力端總成》團體標準在制定過程中，遵循我國《標準化法》和《地方標準管理辦法》有關規定。

2.1 主要內容

本文件規定了固井壓裂柱塞泵-液力端總成的術語和定義、型號編制規則、要求、試驗方法、檢驗規則、標志、貯存、包裝及運輸要求、出廠文件和表面保護。

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-液力端總成的設計、制造和驗收。

2.2 主要參考及應用的規范性引用文件

GB/T 222—2006  鋼的成品化學成分允許偏差

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

GB/T 229—2020  金屬材料  夏比擺錘沖擊試驗方法

GB/T 3077—2015  合金結構鋼

GB/T 3181—2008  漆膜顏色標準

GB/T 6394—2017  金屬平均晶粒度測定方法

SY/T 7015—2020  石油天然氣鉆采設備  固井壓裂柱塞泵

NB/T 47013.3—2015  承壓設備無損探傷  第3部分：超聲檢測

NB/T 47013.4—2015  承壓設備無損探傷  第4部分：磁粉檢測

2.3 技術要求

包含了對產品化學成分、力學性能、晶粒度、無損檢測、壓強和密封性能、外觀、結構、設計和吊裝方面的規定。

2.3.1產品的化學成分見標準草案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成分，具體為所用鋼材的化學成分質量分數。由于在壓裂泵的生產活動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的沖擊腐蝕，是整個設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度和使用壽命。

2.3.2產品的力學性能見標準草案5.2。

主要對合金結構鋼泵頭體材料經熱處理后的力學性能作出了規定。泵頭體的強度除了與材料息息相關，還與制造工藝密不可分，整體淬火等熱處理工藝，是增強泵頭體抗疲勞能力和延長使用壽命的有效途徑。

2.3.3產品的晶粒度要求見標準草案5.3

晶粒度應符合GB/T 6394的規定。

2.3.4產品的無損檢測要求見標準草案5.4。

泵頭體、緊帽、壓蓋，在熱處理前和熱處理后，均應符合NB/T 47013.3—2015的II級要求。

2.3.5產品的強度和密封性要求見標準草案5.5。

柱塞泵在使用時會存在泵內外壓力差很大的現象，這會導致工作介質從泵內溢出，能量會因此產生額外的損失，良好的密封性能還是保護動力端以及液力端不受介質泄漏而造成損害重要的部件。泵的效率會受到密封性好壞的影響，密封效果的不佳會使柱塞泵無法正常運轉，甚至損壞柱塞泵。壓裂泵的壽命一般不高，維修周期短，這主要是因為壓裂泵工作環境大都十分惡劣，其工作壓力差大，輸送液體酸度高，還會含有高硬度沙礫，強度和密封性的好壞，直接影響了壓力泵的效率和安全性。

2.3.6產品的外觀要求見草案的5.6。

主要對產品外觀、涂層標識、部件裝配、旋入長度做出了要求。

2.3.7產品的結構要求見草案的5.7。

對產品的組成給出圖示規定。

2.3.8產品的設計要求見草案的5.8。

設計要求包含和柱塞、泵頭體和緊固件的設計要求。

2.3.9產品的吊裝要求見草案的5.9。

對產品的吊點和起吊操作給出了規定。

2.4 標準先進性

關鍵性指標對標
序號	指標名稱	標準		確定依據			先進性性質
		章節	內容	對比標準編號及名稱	章節	內容
1	閥箱內表面處理	5.5	對閥箱內非密封面進行表面增強處理	SY/T7015-2020 固井壓裂柱塞泵	無	無	填補國內空白
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	技術要求嚴于行業標準
3	閥座孔與閥座相配合的錐度接觸面積	5.9.1.2	環帶的寬度均勻，接觸面積不小于75%		9.2.2.3	環帶的寬度均勻，接觸面積不小于70%	技術要求嚴于行業標準
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規定螺栓擰緊力矩	填補國內空白
5	力學性能	6.2	所有非標準材料伸長率不小于13%，且斷面收縮率不小于28%		10.2.2	所有非標準材料伸長率不小于12%，且斷面收縮率不小于25%	技術要求嚴于行業標準
6	晶粒度	6.3	性能熱處理后的晶粒度評級方法按照GB/T 6394的規定評定，要求細于6級，不允許有魏氏體組織。		10.2.4	性能熱處理后的晶粒度評級方法按照GB/T 6394的規定評定，要求細于5級，不允許有魏氏體組織。	技術要求嚴于行業標準
7	閥箱內表面處理硬度	6.7	閥箱內非密封面增強處理后硬度為HB360-380		無	無	填補國內空白

四、 主要試驗（或驗證）情況分析

按照本文件條款要求，組織實施了相關重要的試驗項目進行驗證，具體實驗項目如下：拉伸試驗、沖擊試驗、壓力試驗、靜水壓強度試驗、強度和密封性能等。經過實驗全面驗證標準編寫條款的適用性和可行性，驗證結果來看，滿足標準編寫要求。

五、 產業化情況、推廣應用論證和預期達到的經濟效果等情況

本文件的制定實施，將統一規范固井壓裂柱塞泵-液力端總成的術語和定義、型號編制規則、要求、試驗方法、檢驗規則、標志、貯存、包裝及運輸要求、出廠文件和表面保護，有利于提升產品整體的質量水平，降低產品生產成本，提高產品附加值，助力本產品在國際上擁有更高的占有率，打出“中國品牌”。通過改進傳統工藝，引進更新的設備和技術，提高產品的供給側市場需求。本文件的制定將為固井壓裂柱塞泵的生產、制造提供技術依據。

六、 采用國際標準和國外先進標準的情況，與國際、國內 同類標準水平的對比情況

本文件沒有采用國際標準。

本文件在制定過程中查到同類國際標準：API Spec 7K 鉆井和修井設備規范。

本文件主要參考了行業標準 SY/T 7015-2020 《石油天然氣鉆采設備 固井壓裂柱塞泵》，對比SY/T 7015-2020 《石油天然氣鉆采設備 固井壓裂柱塞泵》的要求，本文件內容指標更全面，更先進。

本文件的總體技術水平屬于國內領先水平。

七、 與現行有關法律、法規和標準的關系

本文件與相關法律、法規、規章及相關標準協調一致，沒有沖突。

八、 重大分歧意見的處理過程及依據

本標準在編寫過程無重大意見分歧。

九、 貫徹標準的要求和措施建議

本文件發布后，應向本行業進行宣傳、貫徹，向從事生產、制造、研發固井壓裂柱塞泵的工作人員推薦執行此標準。

十、 廢止現行有關標準的建議

無。

固井壓裂柱塞泵-液力端總成標準研制工作小組

2022.03