GB/T 21411.1-2014 石油天然气工业 人工举升用螺杆泵系统 第1部分:泵.pdf
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qT 每分钟的公称转排量,表示为100r/min情况下每天产多少立方米,见式(H.1) T 轴扭矩 T, 驱动杆扭矩 扭矩台肩上的扭矩 T. 螺纹上的扭矩 相位或者损耗角 压差 ? 泵的总效率 7 容积效率 有效应力
订购符合本部分的产品时,用户可以根据使用要求自行指定螺杆泵,也可以提供相关信息由供应商 推荐选型。这些信息可通过螺杆泵需求信息表(附录A)、安装指南(附录B)和操作指南(附录C)提供 给供应商。用户或采购商应为所提供数据指定计量单位。 用户在使用为特殊工况设计的螺杆泵前需要详细评估,以确保该系统能正常工作。附录B和附录 包含安装指南和操作指南。用于新工况的 程序同样严格
用户应根据以下条件来选择螺杆泵: a)生产要求; b)流体特性; c)地面设备配置; d)定子下入方式,如驱动管柱、油管、电缆、连续油管
螺杆泵的安装应符合其技术要求商业标准,而技术要求是根据应用参数确定的。这些参数包括但不 5.3.1.2~5.3.3.4中所列内容
5.3.1.2并况信息
对下列适用的井况信息要详细说明: a)工作环境,如热力采油、磨蚀场合、腐蚀环境、重油和常规石油开采以及煤层气等应用; b)井型,如垂直井、斜井或水平井; c 井的定向测量; d)井口位置,如陆上、平台或海底; e 油藏类型,如碳酸盐、固结砂岩、疏松砂岩、煤或页岩; f)油藏开采机理及工艺,如浸水驱动、溶解气驱、水驱、热力驱、煤脱水;提高采收率的方法,如
对下列适用的井况信息要详细说明: a)工作环境,如热力采油、磨蚀场合、腐蚀环境、重油和常规石油开采以及煤层气等应用; b)井型,如垂直井、斜井或水平井; c)井的定向测量; d)井口位置,如陆上、平台或海底; e)油藏类型,如碳酸盐、固结砂岩、疏松砂岩、煤或页岩; f)油藏开采机理及工艺,如浸水驱动、溶解气驱、水驱、热力驱、煤脱水;提高采收率的方法
C)驱、水气交替驱或策合物驱: g)完井类型,如射孔井、裸眼井、割缝衬管、砾石填充或者防砂筛管; h)螺杆泵的应用史及其他生产方式,如其他人工举升方法和自喷井; i)预期工作寿命,如总产量、转数、天数、年数
5.3.1.3完井信息
GB/T 21411.12014
如适用,应指定以下完井信息: a)以泵吸人口的MD和TVD表示的泵挂深度; b)以MD和TVD表示的生产井段深度; c)当前总井深,如以MD和TVD表示的填砂深度; d)无详细井斜检测数据的情况下需提供: 1)泵挂处的井斜(井斜角)和井眼曲率(如适用); 2)井口和泵挂深度之间的最大井眼曲率(最大狗腿严重度),在安装过程中,泵需要通过 此处。 e)套管尺寸(包括外径和重量)、生产套管的连接类型和等级; f)井口和挂泵深度之间的最小通径; g)在泵挂深度处的最小通径; h)生产油管尺寸(包括外径和重量)、连接类型和等级; 生产油管的内涂层类型和厚度; 泵吸人口类型选择,如开槽式、筛管式、油气分离器、尾管式; k) 扭矩锚类型; 扭矩锚顶部的测量深度; m) 限制泵安装或工作的其他油井尺寸,
如适用,应指定以下完井信息: a)以泵吸人口的MD和TVD表示的泵挂深度; b)以MD和TVD表示的生产井段深度; 当前总井深,如以MD和TVD表示的填砂深度; d) 无详细井斜检测数据的情况下需提供: 1)泵挂处的井斜(井斜角)和井眼曲率(如适用); 2)井口和泵挂深度之间的最大井眼曲率(最大狗腿严重度),在安装过程中,泵需要通过 此处。 e)套管尺寸(包括外径和重量)、生产套管的连接类型和等级; 井口和挂泵深度之间的最小通径; g)在泵挂深度处的最小通径; h) 生产油管尺寸(包括外径和重量)、连接类型和等级: i 生产油管的内涂层类型和厚度; 泵吸人口类型选择,如开槽式、筛管式、油气分离器、尾管式; k) 扭矩锚类型; 扭矩锚顶部的测量深度; mF 限制泵安装或工作的其他油井尺寸,
5.3.1.4操作与生产信息
对下列适用的操作与生产信息要详细说明: a)标准状况下的总产量; b)含水率,产液中水的体积分数; C) 含砂量,体积分数; d) 最高和最低的运转速度,以每分钟转数表示; e)井口压力; f)井口流体温度; g) 套管头压力; h) 泵吸人口的静压或关井压力; 参考深度的储层静压或关井压力; ) 泵吸入口的静态温度或关井温度; 参考深度的储层静态温度或关井温度; ) 在标准状况下采出气油比或实测产气量; m 在标准状况下,套管气体比率到油管气体比率,或井下自由气体分离效率; n PIP由以下之一表示: 泵吸人口的生产压力; 动液面,环空梯度或密度和套管头压力; 油藏静压和采油指数;
4)静液面和采油指数。 )段塞流的趋势,如气体、水、固体、蒸汽。
用户或采购商要对下列适用的环境适用要求作详细说明: a)油: 1) 在标准状况下的密度: 成分分析,包括但不限于以下两点: ·芳烃的种类和含量; ·苯胺点。 3) 在测试条件或工作条件下的黏度: 4) 在油藏温度下的泡点压力。 1) pH值; 密度; 3) 氯离子含量。 气体: 1) 成分构成,如: 二氧化碳含量,以摩尔分数表示; :硫化氢含量,以摩尔分数表示; ·蒸汽温度、压力和质量。 2)气体相对密度。 d)固体: 1)与固体相关问题的记录,如腐蚀、堵塞、磨损; 2) 形态,如大小、结构、棱角、成分构成; 3) 积垢趋势; 4) 沥青质或石蜡沉积的趋势。 c)其他: 1)乳化性能,如 ·转化点(含水率); :井下工作条件超过标准的工作条件的油水乳液黏度: ·乳化液的形成趋势, 2) 泡沫状油的性质; 3)其他流体类型和含量,如稀释剂、腐蚀或阻垢剂、完井液、分散剂和井眼注人点。
5.3.3对相应油并设备和服务的适应性
用户或采购商应指定或确定接口连接的设计、材料要求以及外部尺寸的限制等,以保证该产品能够 符合预定的要求
5.3.3.2驱动系统
应用时应考虑以下内容
应用时应考虑以下内容:
a)类型:地面或井下驱动; b) 扭矩、速度和轴向载荷的限制; c 井下驱动系统 1) 驱动类型,如电动、液压驱动; 运转的限制因素,如生热、吸人口和出口的节流作用; 3) 最大外径、长度、位置,包括螺杆泵的上部和下部; 4)齿轮箱减速比。
5.3.3.3驱动杆柱
应用时应考虑以下内容: a) 类型,如标准抽油杆、连续抽油杆、空心抽油杆; 材料等级; c) 杆体直径; d) 连接类型和说明; e 额定扭矩和额定轴向载荷; f) 旋转扶正器的类型说明及安装数量; )导向器的类型说明及安装数量。
5.3.3.4附属设备和油并作业
可考虑以下内容: a)注人油管柱的外径和注入点,例如,在泵的上部、在泵的下部、环空、油管柱; b)并下仪器的外径、长度和位置,如应用时在泵的上部或下部; c)井下设备的外径、内径、长度,与泵的位置和泵的连接装置,如限位器与泵的连接、防脱工具、气 体分离器、尾管、泄油阀: d)油井维修的制约因素,如最小光杆长度、泵长度、最大连续油管直径
可考虑以下内容: a)注人油管柱的外径和注入点,例如,在泵的上部、在泵的下部、环空、油管柱; b)井下仪器的外径、长度和位置,如应用时在泵的上部或下部; C 井下设备的外径、内径、长度,与泵的位置和泵的连接装置,如限位器与泵的连接、防脱工具、气 体分离器、尾管、泄油阀; d) 油井维修的制约因素,如最小光杆长度、泵长度、最大连续油管直径
用户或采购商宜指定以下三个设计确认等级中的一个: V1最高级; V2基本级; V3传统级。 每个设计确认等级的基本要求见附录D
用户或采购商宜指定以下两个产品性能评价等级中的一种: F1水力性能试验: 在性能测试中用户或采购商为了应用可指定容积效率范围、测试流体、泵速,以及流体温度和 压力。 F2不进行台架试验的性能评价: 在性能评价中用户或采购商为了应用可指定容积效率范围、流体、泵速,以及流体温度和压力。 产品性能评价等级的基本要求见附录E。
或采购商宜指定由第7章中定义的三种质量控制
Q1最高质量控制等级; Q2中等质量控制等级; Q3基本质量控制等级
随机文件,如操作手册、合格证和产品数据表,这些都可由用户或采购商针对具体质量等级提
认测试及产品性能评价,这 应作为附录D和附录E的补充 如有要求,作为附录F的补充,应根据附录
供应商(或制造商)应制定与性能规范相对应的技术规范。供应商(或制造商)还应向用户(或采购 商)提供第7章中规定的产品资料
应满足下列要求: 螺杆泵应能承受一定压差,将流体从井底输送到地面,并持续工作至人为终止。设备正常磨损 老化或达到工作寿命的除外; 螺杆泵的安装应符合其性能规范; 螺杆泵应与相关设各和服务相匹配
金属和非金属材料应由供应商或制造商指定,并符合性能规范。供应商或制造商对关键材料应有 书面规定,且应符合这些规定 如果供应商或制造商的材料选择准则有书面文件,且由有资质的人士批准并符合本部分所有其他 要求,那么产品设计确认的材料替换可不经过确认试验
在螺杆泵中,主要金属部件有定子壳体、相关的连接组件和转子,转子通常会电镀或喷涂。 供应商或制造商的技术规范应规定与应用情况相适应的定子管体和转子材料,应考虑以下几点: a)化学成分; b)机械特性: 1)拉伸强度; 2 屈服强度; 3)延伸率:
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4)硬度。 转子材料应具有足够的强度,其截面及螺纹可以承受在泵规定操作范围内的扭转和轴向复合载荷。 当弯曲载荷和交变复合载荷同时存在时,转子强度的评价应考虑疲劳的影响。高温条件下使用时,也应 重新考虑材料强度是否适合。设计确认结果应经有资质人员的批准。 材料供应商或制造商提供的材料测试报告可以用来证实材料与规范的一致性
转子和定子部件的焊接应符合7.6.3中供应商或制造商规范。应根据特定的质量等级对焊缝 定和检查
6.3.3转子镀层或表面处理
转子镀层或表面处理的形式和厚度应考虑工作环境(在性能规范中指定的环境)中的流体特性,特 别是一些磨蚀井和一些预先经过化学处理的油井。供应商或制造商技术规范应确定转子镀层或表面处 理的性质和验收标准,包括: a)镀层或表面处理的基础成分; b)有效的表面硬度; c)转子波峰和波谷处的适用的最大和最小镀层厚度; d)表面粗糙度
6.3.4定子橡胶和粘接剂
定子橡胶和粘接剂应符合附录F要求,其中含有关于橡胶分类、特性、测试程序等详细信息。 供应商或制造商应有书面的程序和评价过程,其结果可以检验所用定子橡胶材料和粘接剂是否与 性能指标中定义的特定的螺杆泵结构、工作环境和应用程序相匹配。评价和结果认证应由有资质的人 员执行,并应考虑测试数据,以及在压力、温度和流体共同作用下随时间变化的橡胶和粘接系统的历史 数据。
供应商或制造商应具有书面程序,该程序由有资质的人员负责实施,以选择合适的转子定子配合, 从而满足性能规范的要求。附录H提供了选择定转子配合的相关资料
管下入的结构,定子周围应提供足够的环形空间用以分离气体;若螺杆泵下到射孔段以下,留出较大的 环空可避免过大的压降。当性能规范包括下述设备如:用于注人或洗井的油管柱或仪器电缆,定子总成 应留出足够的环空。 供应商或制造商应指定以下内容: a)定子外径和定子总成的最大外径;对于油管送人式泵,定子总成应可通过套管下入;对于插人 式泵,定子总成应可通过油管和作为管柱组成部分的其他工具下人; b)车 转子截面的大径以及转子总成的最大直径;转子总成应通过生产油管和油管柱上的其他工具 下人;
管内径不够大,应在定子上端连接一个内径合适的过渡油管短节 )转子和定子总成的长度和重量
对于每个泵型供应商或制造商应提供公称转排量和实际转排量。这些参数宜表示为在给定速度 (100r/min)下的流量(m/d)。 实际转排量应该通过确认测试来确定,如概述6.7和附录D中所述。关于排量的附加论述参见附 录H。
6.5.2额定压力和扬程
供应商或制造商应给出螺杆泵的额定压力、额定扬程、单级空腔承压和啮合空腔数量。 额定压力应通过试验确认,见6.7概述和附录D。 关于额定压力的附加论述参见H.5。
6.5.3设计性能曲线
供应商或制造商应给出每个 与压差和泵速的函数关系 至少该曲线能显示正常定转 力的计算数据。
描述在性能规范指定条件下的预期性能。 主:实际容积效率会由于未知的井 生显著的变化。容积效率综合描述了泵的容积效 率和泵吸入多相流速与地表流 更多信息参见附求H
.5.5设计泵速、扭矩和
供应商或制造商应提供螺杆泵的设计水力性能、总扭矩和功率数值,这些数值可表示为压差和泵速 的函数。如需要,供应商或制造商应给出最大扭矩,最大与最小的转速值。 注:关于泵速、扭矩和速度的附加讨论参见附录H。应谨慎使用泵的设计水力性能、总扭矩及功率值,因为它们并 不能代表井下条件。需要利用经验分析这些值是否能达到预期的井下性能
6.5.6泵最大吸入气体体积分数
如用户或购买者要求,供应商或制造商应提供泵所能处理的最大吸人气体体积分数,并应给出书 予以证实。
供应商或制造商应给出设计验证,以证实产品设计符合技术规范。设计验证工作包括以文档形式 给出的设计计算、产品测试、与定义工作条件下的类似设计和历史记录的比较。设计验证中使用的经验 方法或物理测试应以图纸和材料要求的形式进行完整记录。 设计验证结果应予以记录,包括基本几何参数审查,是否满足排量和压力要求、尺寸限制、强度性质 和公差,以确保其符合技术规范。所有设计验证文件都应包含在产品设计文件中,应由有资质的人员 (而非初始设计人员)批准
应对每台螺杆泵的转子和定子及橡胶的设计进行设计确认测试,以确保其设计符合供应商或制造
商的技术规范。设计确认等级规定了该等级所需的设计确认过程、程序和测试。附录D给出了3个确 认等级(V1、V2和V3)的详细规定。用户或采购商可能需要额外的设计确认。 注:某些使用情况需要附加的设计确认测试。例如,用替代介质和多相流进行的泵的性能和耐用性测试;泵的最小 吸人压力测试;最大含气率测试;或更先进的橡胶评价测试,如抗瞬间减压性能、压缩永久变形、耐热性、动态特 性或抗H,S性能。
性能评价应根据附录E执行,并由有资质的人员批准,以检验制造的每台螺杆泵是否符合供应商 或制造商的书面要求、技术规范和性能规范。评价结果应予以记录,并作为该产品质量文件的组成 部分。
供应或制造商应记录所有设计更改,并根据设计验证和设计确认文档进行审核,以确定是否为重大 更改。重大设计更改是由供应商或制造商认定的,在预定工作条件下影响产品性能的设计更改。设计 经过重大更改后成为一个新设计,需要根据6.6进行设计验证和6.7进行设计确认。 所有设计更改和修改在实施前应被确认、记录、审查和批准,并满足该部分适用的确认测试要求。 对设计的非实质性调整也应予以记录。供应商或制造商应至少考虑以下设计更改: a)修改或更换零部件的应力等级; b)材料变化; C)功能变化,
以前的确认设计可调整并用于确认新设计和设计更改,但有以下限制: a)调整只适用于V1或V2确认的设计。 b)根据附录F,橡胶和粘接性能确认只适用于经测试的特定橡胶化合物。设计确认的调整不适 用其他橡胶化合物。确认的调整可用于使用经过测试橡胶化合物的所有设计。 C 根据附录D,耐用性的确认可根据设计更改进行调整,包括与经过测试产品使用相同的定子结 构的橡胶化合物,设计更改所用橡胶化合物需有以前的定子结构耐久性测试的确认。 d) 根据附录D,水力性能确认只适用于特定的橡胶化合物和定子结构组合的测试。水力性能确 认可以根据设计更改进行调整,设计更改需使用与已测试产品相同的橡胶化合物和定子结构
7对供应商或制造商的要求
为验证产品是否符合特定性能和技术规范的要求,第7章给出了详细要求
供应商或制造商应建立并维护书面程序,以控制与本部分要求相关的所有文件和数据。应对这些 文件和资料进行维护,以证明产品符合规定的要求。所有文件和资料应清晰,应进行分类和保存,便于 工厂的检索,工厂应提供适宜的环境以防止文件和资料损坏或丢失。 文件和资料可以采用任意的媒体形式,如硬拷贝或电子媒体。用户或采购商可以获得并审核所有
文件和资料。设计文件和资料应在产品停产后保存至少5年
对每种型号、尺寸和规格的泵,其设计过程的文件应至少包括以下内容: a) 设计标准; 性能规范和技术规范; c) 工程图纸和材料清单; d) 确认测试程序、验收标准和检测结果; 性能评价程序和验收标准; f)设计更改及原因。
产品交给用户或采购商时,提供的文件应至少包括: a)供应商或生产商名称和地址; b) 供应商或生产商的产品标识; c)与规定性能等级相应的性能评价文件; d)与规定质量等级相应的质量文件
当质量控制等级或用户、采购商有要求时,应提供操作手册,并至少包含以下信息 a 供应商或生产商的名称和地址; b) 供应商或生产商的产品标识; C) 示意图,标示出主要部件、关键尺寸和结构,以及接口接头的详细信息; d) 搬运和存放指南; e) 安装前的检查和使用前的规程; f) 安装指南,包括所有泵部件和转子防冲距的装配程序(参见附录B); 操作和故障排除指南,包括安全和环保作业的预案
当质量控制等级或用户、采购商有要求时,应提供合格证书,证明该产品至少符合下列要求: 质量等级; b)性能等级; c)确认等级, 合格证书应包含产品名称 员批准
根据质量等级或用户、购买者要求,应提供产品数据表,并至少包括以下内容: a) 产品名称; b) 供应商或生产商的名称和地址; c) 运输方式; d) 公称转排量; e) 有效转排量; f) 额定压力;
g)级数; h) 设计性能曲线; 测试性能曲线; j) 转速范围; k) 转子长度和质量(重量); 定子总成的长度和质量(重量); m) 转子大径,小径及回转直径; n) 定子外径和定子总成的最大外径; 0) 转子和定子螺纹规格; p) 转子镀层类型和厚度; q) 操作手册版本。 以上部分内容会包含在螺杆
根据质量控制等级检验或用户、采购商有要求时,应提供橡胶数据表,并至少包括附录F中规定的 下列内容: 定子橡胶的分类; b) 耐介质性能; C) 机械性能; 最高工作温度; e) 未老化的粘接性能。
桥梁工程7.3. 1±一般标识法
7.3.2ISO 标识法
ISO标识法中应至少标记如下信息: a)供应商或制造商名称或商标,宜喷涂或粘贴于定子外壳上:
供应商或制造商应书面记录质量控制程序,该程序由有资质的人 和图纸要求。 质量控制等级检验适用于最终产品,除非另有规定。 表1列出了最少一件的产品订单的抽检百分比。产品抽检百分比小于100%时,供应商或制造商 和用户或采购商应就抽样的选择达成一致。 表1列出了满足质量等级最低要求的检测方法。符合较高质量等级要求的产品,自动满足较低等 级要求。这些程序包含了适用该标准所有产品的验收标准。 表1中规定的技术要求应按相关条款执行,
GB/T 21411.12014
如质量控制等级检验有要求或用户或采购商有要求时,零件所用材料应有材料测试报告,以证实其 符合供应商或制造商书面材料规范的规定
.6零部件的其他处理工
7.6.2、7.6.3和7.6.4中所述的工艺文件应有资质的人员批准,至少应符合以下要求中的一条: a)合格证说明所用材料和工艺符合供应商或制造商的书面规范和验收标准;或 b)材料测试报告证实材料和工艺符合供应商或制造商的书面规范和验收标准
山东标准规范范本GB/T 21411.12014
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