ГОСТ Р 51896-2002 Насосы скважинные штанговые. Общие технические требования

ГОСТ Р51896-2002

НАСОСЫСКВАЖИННЫЕ ШТАНГОВЫЕ

Общиетехнические требования

ГОССТАНДАРТРОССИИ

Москва

Предисловие

1 РАЗРАБОТАНАвтономной некоммерческой организацией по сертификации, экспертизе и подготовкеспециалистов в нефтегазовом комплексе «Технонефтегаз»,Российским Государственным Университетом нефти и газа им. И.М. Губкина

2 ПРИНЯТ ИВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 30 мая 2002 г., №222-ст

3 Стандартгармонизирован с API Spec 11AX Американскогонефтяного института на насосы штанговые погружные в части конструкции, типов иисполнения самих насосов и их основных узлов, диаметров насосно-компрессорныхтруб, условных диаметров скважинных насосов, точности изготовления цилиндров иплунжеров, групп материалов для изготовления узлов скважинных насосов взависимости от условий эксплуатации

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ГОСТ Р51896-2002

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ

Дата введения 2003-07-01

1 Область применения

Настоящийстандарт распространяется на скважинные штанговые насосы (далее - насосы)возвратно-поступательного действия, предназначенные для добычи нефти из скважинпри обводненности продукции скважин до 99 %, температуре до 403 К (130 °С),содержании механических примесей до 1,3 г/л, содержании H₂S и СО₂ до 200 мг/л,минерализации воды до 200 мг/л и водородном показателе рН 4,0 - 8,0.

Насосы следуетприменять для эксплуатации скважин в умеренном и холодном климатических районахпо ГОСТ16350. Категория изделий - 5 по ГОСТ15150.

2 Нормативные ссылки

В настоящемстандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.304-81 Единая системаконструкторской документации. Шрифты чертежные

ГОСТ 2.601-95Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы

ГОСТ9.014-78 Единая система защиты от коррозии и старения. Временнаяпротивокоррозионная защита изделий. Общие требования

ГОСТ9.301-86 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытияметаллические и неметаллические неорганические. Общие требования

ГОСТ12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда. Оборудованиепроизводственное. Общие требования безопасности

ГОСТ12.3.002-75 Система стандартов безопасности труда. Процессыпроизводственные. Общие требования безопасности

ГОСТ633-80 Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним. Техническиеусловия

ГОСТ2991-85 Ящики дощатые неразборные для грузов массой до 500 кг. Общиетехнические условия

ГОСТ6357-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная цилиндрическая

ГОСТ9150-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Профиль

ГОСТ12969-67 Таблички для машин и приборов. Технические требования

ГОСТ12971-67 Таблички прямоугольные для машин и приборов. Размеры

ГОСТ13877-96 Штанги насосные и муфты к ним. Технические условия

ГОСТ 14192-96 Маркировка грузов

ГОСТ15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения дляразличных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения итранспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ16350-80 Климат СССР. Районирование и статистические параметрыклиматических факторов для технических целей

ГОСТ20799-88 Масла индустриальные. Технические условия

ГОСТ23170-78 Упаковка для изделий машиностроения. Общие требования

ГОСТ24643-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположенияповерхностей. Числовые значения

3 Определения

В настоящемстандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 скважинныйштанговый насос: Насос объемного типа, приводимый в действие с помощьюколонны насосных штанг, передающих возвратно-поступательное движение отпривода, и предназначенный для откачки пластовой жидкости.

3.2 колоннанасосных штанг: Составной или непрерывный стержень, соединяющий наземныйпривод с плунжером скважинного насоса.

3.3 цилиндрнасоса: Составной или монолитный цилиндр, в котором размещен и перемещаетсярабочий орган возвратно-поступательного насоса - плунжер или поршень.

3.4 рабочийорган насоса: Плунжер или поршень штангового насоса, обеспечивающий работувозвратно-поступательного насоса. Рабочий орган соединен с помощьюштока с колонной насосных штанг. Рабочий орган может быть проходным или глухим.

3.5 штокнасоса: Сплошной или полый стержень, служащий для соединения колонны штангс плунжером насоса; входит в состав насоса или колонны штанг. В верхней частион соединен с колонной штанг, а в нижней - с плунжером насоса.

3.6 переводник:Концевая деталь, с помощью которой насос соединяется с колоннойнасосно-компрессорных труб (НКТ) (верхний переводник) или с удлинителем (нижнийили верхний переводник), а также с помощью которой соединяются цилиндры илиплунжеры дифференциальных насосов.

3.7 удлинительнасоса: Патрубок, соединяющий цилиндр с переводниками и/или клапаннымиузлами насоса.

3.8 клапанныеузлы: Узлы, обеспечивающие циклы всасывания и нагнетания скважинногоштангового насоса. Клапаны могут быть одинарными или сдвоенными (расположеннымипоследовательно).

3.9 замковаяопора или якорь: Узел (или совокупность узлов), обеспечивающий фиксациюштангового насоса в колонне НКТ или обсадной колонне.

3.10 уплотнениенасоса: Узел (или совокупность узлов), обеспечивающий разобщение зонывсасывания и нагнетания вставных штанговых насосов.

3.11вставной насос: Скважинный штанговый насос, цилиндр которого спускаетсяв скважину и извлекается из скважины на колонне насосных штанг.

3.12 невставной(трубный) насос: Скважинный штанговый насос, цилиндр которого спускается вскважину и извлекается из скважины на колонне насосно-компрессорных труб.

3.13 автосцеп:Узел (или совокупность узлов), обеспечивающий автоматическое соединениештока насоса и колонны штанг в скважине.

3.14 сливноеустройство: Узел (или совокупность узлов), обеспечивающий автоматическийслив пластовой жидкости из полости насоса или колонны насосно-компрессорныхтруб при подъеме штанг и/или плунжера из скважины.

4 Конструкция, основные параметры и размеры насосов

4.1 Типы насосови обозначения конструкций должны соответствовать таблице 1.

Таблица 1 - Спецификация базовых типовнасосов

Насосыобозначают следующим образом:

Примеры условных обозначений насосов

Вставной насос сверхним расположением замковой опоры (якоря) гидравлического типа,дифференциальный для откачки сильно газированной жидкости с тонкостеннымцилиндром и условными диаметрами цилиндров насоса 44 и 32 мм, длиной ходаплунжера 3500 мм, длиной плунжеров по 1200 мм, второй группы посадки, износостойкогоисполнения для работы с колонной НКТ условным диаметром 73 мм:

для экспорта:                                        73-НВ1Д2Т-Г-44/32-35-12-2-И

                                                                25-НВ1Д2Т-Г-175/125-144-48-2-И.

Невставной(трубный) насос с ловителем всасывающего клапана, толстостенным цилиндром,манжетным уплотнением плунжерной пары, условным диаметром 32 мм, длиной ходаплунжера 3000 мм, длиной плунжера 1500 мм,коррозионно-стойкого исполнения для работы с колонной НКТ условным диаметром 60мм:

для экспорта:                                               60-НН2Бм-32-30-15-К

                                                                       20-НН2Бм -125-120-60-К.

При заказе насосовнеобходимы уточнения конструкции в части:

- материала иисполнения цилиндров;

- материала иисполнения плунжера;

- материала иисполнения клапанов;

- использованияодинарных или сдвоенных клапанов.

4.2 Исполнениеэлементов насосов типа НВ1С - насосы вставные с верхним расположениемопоры и втулочным цилиндром (рисунок 1)- должно соответствовать таблице А.1.

1 - замок и уплотнение насоса; 2- шток; 3 - упор; 4 - цилиндр; 5 - контргайка; 6- переводник плунжера; 7- плунжер; 8 - нагнетательныйклапан; 9 - всасывающийклапан; 10 - переводникнасоса

Рисунок 1 - Схеманасоса типа НВ1С

4.3 Исполнениеэлементов насосов типа НВ1Б -насосы вставные с верхним расположением опоры и толстостенным цилиндром(рисунок 2) - должно соответствоватьтаблице А.2.

1 - замок и уплотнение насоса; 2 - шток; 3 - упор; 4 - контргайка; 5 - переводник плунжера; 6 - цилиндр; 7 - плунжер; 8- нагнетательный клапан; 9- всасывающий клапан; 10- переводник насоса

Рисунок 2 - Схеманасоса типа НВ1Б

4.4 Исполнениеэлементов насосов типа НВ2С - насосы вставные с нижним расположением опоры ивтулочным цилиндром (рисунок 3) -должно соответствовать таблице А.3.

1 - защитный клапан; 2 - упор; 3 - шток; 4 - цилиндр; 5 - контргайка; 6 - переводник плунжера; 7 -плунжер; 8 -нагнетательный клапан; 9 - всасывающий клапан; 10 - замковая опора; 11 -переводник насоса

Рисунок 3 - Схеманасоса типа НВ2С

4.5 Исполнениеэлементов насосов типа НВ2Б - насосы вставные с нижним расположениемопоры и толстостенным цилиндром (рисунок 4)- должно соответствовать таблице А.4.

1 - защитный клапан; 2 - упор; 3 -шток; 4 - контргайка; 5- цилиндр; 6 - переводник плунжера; 7 - плунжер; 8 - замковая опора; 9 -всасывающий клапан; 10 - упорныйниппель с конусом; 11 -переводник насоса

Рисунок4 - Схема насоса типа НВ2Б

4.6 Исполнениеэлементов насосов типа НВ2Ц - насосы вставные с нижним расположением опоры иподвижным толстостенным цилиндром (рисунок 5) - должно соответствовать таблице А.5.

1 - шток; 2 -нагнетательный клапан; 3 -цилиндр; 4 - всасывающийклапан; 5 - плунжер; 6 -патрубок-удлинитель; 7 - упорный ниппель с конусом; 8 - насосно-компрессорная труба сзамковой опорой

Рисунок 5 - Схеманасоса типа НВ2Ц

4.7 Исполнениеэлементов насосов типа НВ1БД1 - насосы вставные с верхнимрасположением опоры и дифференциальным цилиндром для откачки высоковязкойжидкости (рисунок 6) - должносоответствовать таблице А.6.

1 - шток; 2 - замок; 3 - упор; 4 - переводник плунжера; 5 -цилиндр разделителя; 6 - плунжерразделителя; 7 - полый шток; 8 - цилиндр насоса; 9 - клапанный блок; 10 - плунжер насоса; 11 - переводник насоса

Рисунок 6 -Схема насоса типа НВ1БД1

4.8 Исполнениеэлементов насосов типа НВ1БД2 - насосы вставные с верхним расположением опоры идифференциальным цилиндром для откачки высокогазированной жидкости (рисунок 7) - должно соответствовать таблице А.7.

1 - шток; 2 - замок; 3 - упор; 4 - переводник плунжера; 5 -цилиндр верхнего насоса; 6 -плунжер верхнего насоса; 7 - полный шток; 8 - цилиндр нижнего насоса; 9 - клапанный блок; 10 - плунжер нижнего насоса; 11 - всасывающий клапан; 12 - переводник насоса

Рисунок 7 - Схеманасоса типа НВ1БД2

4.9 Исполнениеэлементов насосов типа НН1С - насосы невставные с втулочным цилиндром,захватным штоком всасывающего клапана и расположением нагнетательного клапана вверхней части проходного плунжера (рисунок 8) - должно соответствовать таблице А.8.

1 - цилиндр; 2 -шток; 3 - нагнетательныйклапан; 4 - захватныйшток; 5 - плунжер; 6 - наконечникплунжера; 7 - всасывающий клапан; 8 - седло конуса; опора всасывающего клапана; 9- верхний переводник; 10 - нижний переводник

Рисунок 8 -Схема насоса типа НН1С

4.10 Исполнениеэлементов насосов типа НН2С - насосы невставные с втулочным цилиндром,ловителем всасывающего клапана и нагнетательным клапаном в нижней части проходногоплунжера (рисунок 9) - должносоответствовать таблице А.9.

1 - цилиндр; 2 - шток; 3 - переводник плунжера; 4 - плунжер; 5 - нагнетательныйклапан; 6 - штокловителя; 7 - всасывающий клапан; 8 - опора всасывающего клапана; 9 - верхний переводник; 10 - нижний переводник

Рисунок 9 - Схеманасоса типа НН2С

4.11Исполнение элементов насосов типа НН2Б -насосы невставные с толстостенным цельным цилиндром, ловителем всасывающегоклапана и нагнетательным клапаном в нижней части проходного плунжера (рисунок 10) - должно соответствовать таблице А.10.

1 - цилиндр; 2 - шток; 3 - переводник плунжера; 4 - плунжер; 5 - нагнетательныйклапан; 6 - штокловителя; 7 - всасывающий клапан; 8 - переводник насоса; 9 - верхний переводник; 10 - нижний переводник

Рисунок 10 -Насос типа НН2Б

4.12 Исполнениеэлементов насосов типа ННАБ - насосы невставные с толстостенным цельнымцилиндром, автосцепом, сливным устройством и нагнетательным клапаном в нижнейчасти проходного плунжера (рисунок 11)- должно соответствовать таблице А.11.

1 - переводник штока; 2 - верхний переводник; 3 - сливное устройство; 4 - шток; 5 - контргайка; 6- цанговый захват; 7 -сцепляющее устройство; 8 - переводникплунжера; 9 - плунжер; 10 - цилиндр; 11- нагнетательный клапан; 12- всасывающий клапан; 13- переводник насоса

Рисунок 11- Схема насоса типа ННАБ

4.13Исполнение элементов насосов типа ННБД1 -насосы невставные с дифференциальным толстостенным цилиндром для откачкивысоковязкой жидкости (рисунок 12)- должно соответствовать таблице А.12.

1, 8 - штоки; 2 - переводник плунжера; 3 -цилиндр насоса; 4, 10- плунжеры; 5 - нагнетательный клапан; 6 - клапанный блок; 7- всасывающий клапан; 9 - цилиндр гидроусилителя; 11 - наконечник; 12 - разрядный клапан; 13 - переводник насоса

Рисунок 12 -Схема насоса типа ННБД1

4.14 При поставках насосов на экспорт верхний переводник насосадолжен иметь резьбу насосно-компрессорных труб по [1], верхнийпереводник штока плунжера вставных насосов - резьбу насосных штанг по [2], нижнийпереводник (для подсоединения фильтров и других защитных приспособлений) -резьбу НКТ по [1]. Соответствие насосов по ГОСТ Р и [3] приведено втаблице 2. При этом параметры резьбы должны соответствоватьследующим значениям:

- шаг - 2,54 мм(10 ниток на дюйм);

- высота профиля- 1,41 мм;

- угол профиля -60°;

- конусность -1:16;

- предельныеотклонения от номинальных размеров:

-шаг резьбы           ± 0,076 мм - на длине25,4 мм;

                                ± 0,152 мм - навсей длине резьбы;

- конусностьрезьбы на длине 100 мм

Таблица 2 - Соответствие обозначения насосов по настоящему стандарту и API Spec 11 АХ

5 Конструкция, основные параметры и размеры узловнасосов

5.1 Цилиндры насосов допускается изготовлять в трех исполнениях:

ЦБ - цилиндрцельный безвтулочный толстостенный;

ЦТ - цилиндрцельный безвтулочный тонкостенный;

ЦС - цилиндрвтулочный (составной) из набора втулок, стянутых внутри кожуха переводниками.

Толстостенные(рисунок 13) и тонкостенныебезвтулочные цилиндры следует изготовлять из прецизионных холоднотянутых труб,материал которых определяется условиями эксплуатации насосов. Внутренняяповерхность цилиндра после механической обработки должна быть подвергнутатермохимическому упрочнению, например азотированию, на глубину 0,2 - 0,5мм. Твердость упрочненного слоя - HV 8,7 ... 11,2 ГПа (870 ... 1124 кгс/мм²). Отношение наружного и внутреннегодиаметров (D/d) для толстостенных цилиндров составляет 1,15 - 1,5, длятонкостенных - 1,1. Характеристика безвтулочных цилиндров представлена втаблице 3.

Основныехарактеристики ШСН и их составляющих, изготовляемых предприятиями по [3], представлены в приложении А.

Рисунок 13- Схема цилиндров исполнения ЦБ

Таблица 3 - Характеристика безвтулочных цилиндров насосов

Размеры вмиллиметрах

Втулочные(составные) цилиндры (рисунок 14)состоят из корпуса, стальных или чугунных втулок и переводников, обеспечивающихстяжку и герметизацию втулок по их торцам. Характеристика цилиндров приведена втаблице 4.

Корпус насосапредставляет собой трубу, изготовленную из низколегированной конструкционнойстали.

1 - переводник цилиндра; 2 - корпус; 3 - втулки; 4 - переводник удлинителя

Рисунок 14 -Схема цилиндров исполнения ЦС

Таблица 4 - Характеристика составных цилиндров насосов

Размеры вмиллиметрах

Втулкиизготовляют из сталей марок 38Х2МЮА, 50Г, 40Х, 45, а также из серого чугунаСЧ28-48. Внутреннюю поверхность втулок после механической обработки азотируют (сталь38Х2МЮА) или подвергают закалке ТВЧ. Материалы, рекомендуемые дляизготовления цельных и составных цилиндров в зависимости от условийэксплуатации, приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Материал цилиндров и условияэксплуатации

5.2 Плунжерынасосов изготовляют следующих исполнений:

П1Х - скольцевыми канавками, цилиндрической расточкой на верхнем конце и хромовымпокрытием наружной поверхности;

П2Х - скольцевыми канавками и хромовым покрытием наружной поверхности;

П1А- с кольцевыми канавками, цилиндрической расточкой на верхнем конце иазотированной наружной поверхностью;

П2А - скольцевыми канавками и азотированной наружной поверхностью;

П1И - скольцевыми канавками, цилиндрической расточкой на верхнем конце и упрочнениемнаружной поверхности методом напыления;

П2И - скольцевыми канавками и упрочнением наружной поверхности методом напыления;

П1НХ - скольцевыми канавками, цилиндрической расточкой на верхнем конце, хромовымпокрытием наружной поверхности и наружной присоединительной резьбой;

П1НИ - скольцевыми канавками, цилиндрической расточкой на верхнем конце, упрочнениемнаружной поверхности методом напыления и наружной присоединительной резьбой;

П1Нм - сманжетными (металлическими и неметаллическими) уплотнителями и наружнойприсоединительной резьбой (см. рисунок 15и таблицу 6).

Рисунок 15 -Плунжеры

Таблица 6 - Характеристика плунжеров

Размеры вмиллиметрах