固井压裂柱塞泵 液力端总成》团体标准编制说明

 

一、 工作简况

项目背景

    柱塞泵是一种典型的容积式水力机械，由原动机驱动，把输入的机械能转换成为液体的压力能，再以压力、流量的形式输入到系统中去，它是液压系统的动力源，由于它能在高压下输送液体，因此在造船、石油开采、载重机等领域广泛应用。其在石油开采中更是发挥着重要作用，用于酸化、固井、压裂、压井和砾石填充等多种作业。在油田固井、压裂作业中使用的大功率柱塞泵；由液力端和动力端组成。动力端由减速器、曲轴连杆机构、柱塞机构依次相联；液力端为包含柱塞和密封组件的泵头体；泵头体安装在动力端壳体上。压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，提高油气层的渗透能力，以增加产油量。在国家能源安全战略推动下，中国页岩气加大勘探开发，压裂设备作为页岩气开采的核心设备，未来需求将持续高增长。

液力端总成是柱塞泵的核心部件之一，为了规范该产品的生产及应用，保证液力端产品的统一性及质量性能的符合性。本企业将遵循以下原则：充分利用企业现有基础设施条件，将其均纳入到设计方案，合理调整，以减少重复投资；坚持技术、设备的先进性、适用性、合理性、经济性的原则，确保产品的质量，以达到企业最高效益；认真贯彻执行国家基本建设的各项方针、政策和有关规定，执行国家及各部委颁发的现行标准和规范；节能降耗，注重环境保护。

本企业作为此标准的参与制订单位，在经过多年的技术沉积和市场开拓，已有一套成熟的制造工艺和质量检测方案。另外，本标准的制定和实施一定可以进一步拉大产业链条，有效推动我省乃至全国石油设备行业的产业革新，并规范行业健康有序发展，符合我国国民经济可持续发展的战略目标。

二、 编制过程简介

项目来源：苏质协[2021]61号“江苏省质量协会关于《固井压裂柱塞泵  液力端总成》等2项团体标准立项的公告”

2021.04～2021.08前期调研：由盐城市崇达石化机械有限公司牵头，与苏州道森钻采设备股份有限公司、盐城市石油机械行业协会等研究机构和企业共同成立标准起草小组，调研固井压裂柱塞泵 液力端总成的相关标准和市场资料等，针对产品的安全性、技术要求和检测方法等进行充分分析，形成调研报告。

2021.09～2021.12 标准立项：研制小组根据调研内容，召开项目交流会议，通过广泛收集国内相关文献资料并进行多处实地调研和反复讨论，明确标准的主要目标，构建标准的基本框架，确定主要指标，完成标准草案、编制说明和立项材料，并在江苏省质量协会完成标准立项。

2021.10～2022.03 征求意见：研制小组积极针对固井压裂柱塞泵-液力端总成的主要内容、技术指标和试验方法等，进行详细分析和讨论，形成征求意见稿。

三、 标准编制原则和确定标准主要内容的依据

（一）标准编制原则

（1）适用性原则

本文件适合固井压裂柱塞泵-液力端总成的型号编制规则、要求、试验方法、检验规则、标志、贮存、包装及运输要求、出厂文件和表面保护。文件内容简明，便于生产者和产品经销商在生产和销售过程中使用，具有良好的操作和指导性。

（2）规范性原则

本标准以国家、省颁布实施的《中华人民共和国标准化法》、《中华人民共和国标准化法实施条例》、《江苏省地方标准管理规定》、《江苏省地方标准管理办法》和等法律法规为准则，严格按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。文本的编排也采用我国的标准编写模板SET 2020版进行排版，确保标准文本的规范性。

（3）科学性原则

本标准起草过程中，以文献报道和标准起草小组成员的研究成果为主要依据，结合近年来固井压裂柱塞泵-液力端总成生产和产业发展的实际情况，确定有关技术指标，确保本标准具有科学性、准确性，基本满足固井压裂柱塞泵-液力端总成技术规范的需求。

（二）确定标准主要内容

《固井压裂柱塞泵 液力端总成》团体标准在制定过程中，遵循我国《标准化法》和《地方标准管理办法》有关规定。

2.1 主要内容

本文件规定了固井压裂柱塞泵-液力端总成的术语和定义、型号编制规则、要求、试验方法、检验规则、标志、贮存、包装及运输要求、出厂文件和表面保护。

本文件适用于油田油气井固井、压裂、酸化、防砂、砾石充填、压井、洗井等作业用的通径为3.75〞、4〞、5〞，压力为105 MPa、140 MPa的固井压裂柱塞泵-液力端总成的设计、制造和验收。

2.2 主要参考及应用的规范性引用文件

GB/T 222—2006  钢的成品化学成分允许偏差

GB/T 228.1—2010  金属材料  拉伸试验  第1部分：室温试验方法

GB/T 229—2020  金属材料  夏比摆锤冲击试验方法

GB/T 3077—2015  合金结构钢

GB/T 3181—2008  漆膜颜色标准

GB/T 6394—2017  金属平均晶粒度测定方法

SY/T 7015—2020  石油天然气钻采设备  固井压裂柱塞泵

NB/T 47013.3—2015  承压设备无损探伤  第3部分：超声检测

NB/T 47013.4—2015  承压设备无损探伤  第4部分：磁粉检测

2.3 技术要求

包含了对产品化学成分、力学性能、晶粒度、无损检测、压强和密封性能、外观、结构、设计和吊装方面的规定。

2.3.1产品的化学成分见标准草案5.1。

要求了泵头体、阀座、阀体、柱塞等主要零部件材料的化学成分，具体为所用钢材的化学成分质量分数。由于在压裂泵的生产活动中液力端不断地承受着高压甚至超高压高频的交变载荷以及输送介质的冲击腐蚀，是整个设备中最容易损坏的部件。材料的选择决定了各零部件的抗疲劳强度和使用寿命。

2.3.2产品的力学性能见标准草案5.2。

主要对合金结构钢泵头体材料经热处理后的力学性能作出了规定。泵头体的强度除了与材料息息相关，还与制造工艺密不可分，整体淬火等热处理工艺，是增强泵头体抗疲劳能力和延长使用寿命的有效途径。

2.3.3产品的晶粒度要求见标准草案5.3

晶粒度应符合GB/T 6394的规定。

2.3.4产品的无损检测要求见标准草案5.4。

泵头体、紧帽、压盖，在热处理前和热处理后，均应符合NB/T 47013.3—2015的II级要求。

2.3.5产品的强度和密封性要求见标准草案5.5。

柱塞泵在使用时会存在泵内外压力差很大的现象，这会导致工作介质从泵内溢出，能量会因此产生额外的损失，良好的密封性能还是保护动力端以及液力端不受介质泄漏而造成损害重要的部件。泵的效率会受到密封性好坏的影响，密封效果的不佳会使柱塞泵无法正常运转，甚至损坏柱塞泵。压裂泵的寿命一般不高，维修周期短，这主要是因为压裂泵工作环境大都十分恶劣，其工作压力差大，输送液体酸度高，还会含有高硬度沙砾，强度和密封性的好坏，直接影响了压力泵的效率和安全性。

2.3.6产品的外观要求见草案的5.6。

主要对产品外观、涂层标识、部件装配、旋入长度做出了要求。

2.3.7产品的结构要求见草案的5.7。

对产品的组成给出图示规定。

2.3.8产品的设计要求见草案的5.8。

设计要求包含和柱塞、泵头体和紧固件的设计要求。

2.3.9产品的吊装要求见草案的5.9。

对产品的吊点和起吊操作给出了规定。

2.4 标准先进性

关键性指标对标
序号	指标名称	标准		确定依据			先进性性质
		章节	内容	对比标准编号及名称	章节	内容
1	阀箱内表面处理	5.5	对阀箱内非密封面进行表面增强处理	SY/T7015-2020 固井压裂柱塞泵	无	无	填补国内空白
2	柱塞工作外圆面硬度	5.9.1.1	柱塞工作外圆面硬度不低于HRC58		9.2.1	柱塞工作外圆面硬度不低于HRC55	技术要求严于行业标准
3	阀座孔与阀座相配合的锥度接触面积	5.9.1.2	环带的宽度均匀，接触面积不小于75%		9.2.2.3	环带的宽度均匀，接触面积不小于70%	技术要求严于行业标准
4	重要螺栓拧紧力矩	5.9.1.3	柱塞连接螺栓，泵头体连接螺栓，输出法兰安装螺栓等重要螺栓的拧紧力矩应符合表5的要求		9.2.5	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	填补国内空白
5	力学性能	6.2	所有非标准材料伸长率不小于13%，且断面收缩率不小于28%		10.2.2	所有非标准材料伸长率不小于12%，且断面收缩率不小于25%	技术要求严于行业标准
6	晶粒度	6.3	性能热处理后的晶粒度评级方法按照GB/T 6394的规定评定，要求细于6级，不允许有魏氏体组织。		10.2.4	性能热处理后的晶粒度评级方法按照GB/T 6394的规定评定，要求细于5级，不允许有魏氏体组织。	技术要求严于行业标准
7	阀箱内表面处理硬度	6.7	阀箱内非密封面增强处理后硬度为HB360-380		无	无	填补国内空白

四、 主要试验（或验证）情况分析

按照本文件条款要求，组织实施了相关重要的试验项目进行验证，具体实验项目如下：拉伸试验、冲击试验、压力试验、静水压强度试验、强度和密封性能等。经过实验全面验证标准编写条款的适用性和可行性，验证结果来看，满足标准编写要求。

五、 产业化情况、推广应用论证和预期达到的经济效果等情况

本文件的制定实施，将统一规范固井压裂柱塞泵-液力端总成的术语和定义、型号编制规则、要求、试验方法、检验规则、标志、贮存、包装及运输要求、出厂文件和表面保护，有利于提升产品整体的质量水平，降低产品生产成本，提高产品附加值，助力本产品在国际上拥有更高的占有率，打出“中国品牌”。通过改进传统工艺，引进更新的设备和技术，提高产品的供给侧市场需求。本文件的制定将为固井压裂柱塞泵的生产、制造提供技术依据。

六、 采用国际标准和国外先进标准的情况，与国际、国内 同类标准水平的对比情况

本文件没有采用国际标准。

本文件在制定过程中查到同类国际标准：API Spec 7K 钻井和修井设备规范。

本文件主要参考了行业标准 SY/T 7015-2020 《石油天然气钻采设备 固井压裂柱塞泵》，对比SY/T 7015-2020 《石油天然气钻采设备 固井压裂柱塞泵》的要求，本文件内容指标更全面，更先进。

本文件的总体技术水平属于国内领先水平。

七、 与现行有关法律、法规和标准的关系

本文件与相关法律、法规、规章及相关标准协调一致，没有冲突。

八、 重大分歧意见的处理过程及依据

本标准在编写过程无重大意见分歧。

九、 贯彻标准的要求和措施建议

本文件发布后，应向本行业进行宣传、贯彻，向从事生产、制造、研发固井压裂柱塞泵的工作人员推荐执行此标准。

十、 废止现行有关标准的建议

无。

固井压裂柱塞泵-液力端总成标准研制工作小组

2022.03