GB/T 32338-2015 石油天然气工业钻井和修井设备 钻井泵

ICS75.180.10

E92OB

中华人民共和国国彖标准

GB/T32338—2015

石油天然气工业

钻井和修井设备钻井泵

Petroleumandnaturalgasindustries—

Drillingandwellservicingequipment—Mud-pump

2015-12-31发布2016-04-01实施

GB/T32338—2015

目次

前m

i范围1

2规范性引用文件1

3术语和定义1

4设计3

4.1设计条件3

4.2钻井泵的规格及主要参数3

4.3钻井泵的技术参数与额定值4

4.4钻井泵齿轮的承载能力4

4.5连接型式与尺寸5

4.6齿面接触精度9

4.7温升9

4.8排出压力不均度及排出空气包容积要求9

4.9排出安全阀精度10

4.10滚动轴承10

4.11铸造空气包10

4.12健康、安全、环境（HSE）要求10

4.13设计文件10

5设计验证11

5.1总则11

5.2有限元分析11

5.3设计验证压力试验11

5.4排出安全阀的功能验证试验11

5.5钻井泵的型式试验12

5.6排出压力不均度检测12

5.7记录13

6材料要求13

6.1总则13

6.2要求13

7焊接要求13

7.1总则13

7.2要求13

8质量控制13

8.1总则13

8.2目检13

8.3无损检测（NDE）13

T

GB/T32338—2015

8.4静水压试验13

8.5钻井泵出厂运转试验14

8.6齿轮齿面接触精度检测14

8.7排出空气包气密封试验14

8.8排出安全阀精度试验14

8.9动力端清洁度检查14

610噪声检测15

611外观质量检验15

&12钻井泵的可靠性考核评定15

9标志15

9.1标志要求15

9.2标志方法16

9.3产品铭牌16

10文件17

10.1记录保存17

10.2制造商应保存的文件17

10.3设备携带的文件17

11贮存、包装与运输18

11.1贮存18

11.2包装与运输18

附录A（资料性附录）钻井泵输入轴轴头尺寸19

附录B（资料性附录）活塞式钻井泵主要零件的名称20

附录C（资料性附录）钻井泵基本配置25

附录D（资料性附录）钻井泵的可靠性考核评定方法26

参考文献31

n

GB/T32338—2015

■ir■■i

刖吕

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会(SAC/TC96)提出并归口。

本标准起草单位：宝鸡石油机械有限责任公司、兰州兰石石油装备工程有限公司、南阳二机石油装

备(集团)有限公司、四川宏华石油设备有限公司、中国石油集团渤海石油装备中成机械制造有限公司、

胜利油田高原石油装备有限责任公司、川庆钻探长庆钻井总公司。

本标准主要起草人：蒲容春、刘红芳、祖慧玲、范亚民、董辉、刘俭、周小冬、许林涛、吴苗法、秦建中。

m

GB/T32338—2015

石油天然气工业

钻井和修井设备钻井泵

1范围

本标准规定了石油天然气工业钻井和修井用钻井泵的术语和定义、设计、设计验证、材料、焊接、质

量控制、文件、产品标志、贮存、包装与运输的要求。

本标准适用于活塞/柱塞式单作用钻井泵的设计、制造、试验和检验。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T191包装储运图示标志

GB/T229金属材料夏比摆锤冲击试验方法

GB/T307（所有部分）滚动轴承

GB/T3077合金结构钢

GB/T3480（所有部分）渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法

GB/T4604（所有部分）滚动轴承游隙

GB/T6388运输包装收发货标志

GB/T8423石油钻采设备及专用管材词汇

GB/T9444铸钢件磁粉检测

GB/T13384机电产品包装通用技术条件

GB/T13799双圆弧圆柱齿轮承载能力计算方法

GB/T17744—2015石油天然气T业钻井和修井设备

GB/T19001质量管理体系要求

GB/T22513石油天然气工业钻井和采油设备井口装置和采油树

NB/T47013.4承压设备无损检测第4部分:磁粉检测

JB/T7927阀门铸钢件外观质量要求

SY/T6919石油钻机和修井机涂装规范

3术语和定义

GB/T8423界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

液缸fluidcylinder

泵头

阀箱

用于安装阀总成、缸套、吸入管和排出管等零部件，并承受高压液体的壳体，是液力端最主要的

零件。

1

GB/T32338—2015

3.2

阀腔valvepot

在液缸的内部，用于安装阀总成和阀弹簧的部位。

3.3

排出空气包dischargepulsationdampener

为改善钻井泵的流量不均匀和压力波动,在泵排出口安装的内充气体的密闭容器。

3.4

吸入空气包suctionpulsationdampener

为稳定钻井泵吸入管中的液流速度，在吸入管路上安装的内充气体的密闭容器。有常压和预压

两种。

3.5

排出安全阀dischargereliefvalve

为了保证钻井泵安全工作，使泵的排出压力不超过某一允许值而设置的泄压阀。

3.6

吸入安全阀suctionreliefvalve

为了保证钻井泵安全工作，使泵的吸入压力不超过某一允许值而设置的泄压阀。

注：通常情况下，吸入安全阀不是必须的，只在某些特定情况下需要。

3.7

冲程stroke

钻井泵丁作时，活塞从起点到终点所移动的距离。

3.8

泵速pumpspeed

某一活塞或柱塞每分钟往复运动的次数。

3.9

额定压力ratedpressure

在给定缸径下钻井泵所允许的最大压力。

3.10

最大泵压maximumpumppressure

钻井泵液力端所允许的最大工作压力。

3.11

排出压力不均度dischargepressureirregularity；dischargepressurenonuniformity

钻井泵排出管路中压力的最大波动值与平均压力值之比。

3.12

动力端主承载件primaryloadcarryingcomponentsofpowerend

动力端承受主载荷的零部件。包括机架、输入轴、齿轮、曲轴、轴承、主轴承螺栓、连杆和十字头销等

零件。

3.13

液力端主承压件pressure-containingcomponentsoffluidend

液力端承受排出压力的零部件，但易损件和密封件除外。包括液缸、排出管、排出五通、排出滤网外

壳、排出空气包外壳和排出安全阀接管等零件。

3.14

易损件expendableparts

在钻井泵的正常运行中，需要经常更换的零部件。一般包括中间拉杆密封、缸套、活塞（或柱塞、柱

2

GB/T32338—2015

塞盘根)、阀总成、阀弹簧及液力端的橡胶件等。

4设计

4.1设计条件

钻井泵的设计、制造和试验应在各方面满足其预期的用途和可靠性。钻井泵的各零部件应能安全

地传递其规定的载荷和动力。钻井泵的设计应能保证设备的安全运行。

应采用下面的设计条件：

——钻井泵的规格及主要技术参数应符合4.2的规定。

-钻井泵的设计最低T作环境温度一20°C。当丁作环境温度低于0°C时,钻井泵应采取适当的

加热措施；当工作环境温度高于40°C时,钻井泵动力端的润滑油应采取适当的冷却措施。

液力端排出管线，当连接规格大于50mm(2in)或额定压力值大于34.5MPa或连接承受震动

或弯曲时，不应采用管线管螺纹连接。

4.2钻井泵的规格及主要参数

钻井泵的规格按额定输入功率分为：350、500、800、1000.1300J600.2200,30000钻井泵的规格

代号、额定输入功率及主要参数应符合表1的规定。

表1钻井泵的规格和主要参数

额定输入功率最大泵压最大理论流量

钻井泵规格代号

kW(hp)MPa(psi)L/s(参考)

350261(350)20.7(3000)35

350261(350)27.6(4000)35

500373(500)27.6(4000)35

500373(500)34.5(5000)35

800597(800)34.5(5000)3&5

800597(800)51.7(7500)3&5

1000746(1000)34.5(5000)40

1000746(1000)51.7(7500)40

1300969(1300)34.5(5000)42.5

1300969(1300)51.7(7500)42.5

16001193(1600)34.5(5000)46

16001193(1600)51.7(7500)46

22001641(2200)51.7(7500)65

22001641(2200)69.0(10000)65

30002237(3000)51.7(7500)76

30002237(3000)69.0(10000)76

注1:钻井泵规格代号的数值用英制马力值(hp)表示。

注2：最大理论流量的数值仅供参考。

3

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4.3钻井泵的技术参数与额定值

4.3.1钻井泵主要参数之间的关系

钻井泵主要参数之间的关系可用式(1)表达：

“o=可XNo/Qo(1)

式中：

久——某一缸径下的额定压力，单位为兆帕(MPa)；

7泵的总效率，它是泵的机械效率、容积效率及水力效率之乘积,通常取耳=0.90；

N。——额定输入功率，单位为千瓦(1<W)；

Qo——某一缸径下的额定流量,单位为升每秒(L/s)o

4.3.2泵的理论流量

钻井泵的理论流量可用式(2)表达：

Q=/XFXSXw/(60X106)(2)

式中：

Q——泵在某一缸径下的理论流量，单位为升每秒(L/s)；

i缸数；

F——某一缸径所对应的面积，单位为平方毫米(mm2)；

S——冲程，单位为毫米(mm)；

n泵速，单位为次每分钟(次/min)。

可将式(2)改写为式(3)：

Q=1.309X10^8XiXD2XSX?i(3)

式中：

D缸径，单位为毫米(mm)o

在式(2)和式(3)中，用额定泵速小代替”，则每级缸套下的额定流量可按式(4)计算：

Qa=1.309X10^8X/XD2XSX»0(4)

式中：

Qo——每级缸套下的额定流量,单位为升每秒(L/s)；

一一每级缸套下的额定泵速，单位为次每分钟(次/min)。

4.3.3额定输入功率

钻井泵额定输入功率的数值，见4.2和表1的规定。

注：附录A提供了推荐的与输人功率对应的钻井泵输入轴轴头尺寸。

4.3.4最大泵压

钻井泵最大泵压的数值，见4.2和表1。当按式(1)计算出最小(或较小)缸径下的额定压力久值超

过最大泵压时，此缸径下的额定压力应选取最大泵压的数值。

4.4钻井泵齿轮的承载能力

4.4.1总则

制造商应选择合适的齿轮传动参数和尺寸，以确保齿轮有足够的齿根弯曲强度和齿面接触强度，满

足钻井泵齿轮的承载能力。

4.4.2设计

齿轮应采用减速的斜齿轮或人字齿轮。渐开线齿轮承载能力的计算应符合GB/T3480规定，双圆

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弧齿轮承载能力的计算应符合GB/T13799的规定。齿轮的设计输入参数应为钻井泵的额定输入功率

和额定输入转速,额定输入转速等于额定泵速乘以齿轮速比。计算时，使用系数选取1.25；最小安全系

数，对于弯曲强度选取2.0,对于接触强度选取1.250

4.5连接型式与尺寸

4.5.1钻井泵活塞杆和活塞芯孔

4.5.1.1规格和尺寸

钻井泵活塞杆和活塞芯孔的规格和尺寸应符合图1和表2的规定。

表2钻井泵液力端活塞杆和活塞芯孔单位为毫米

活塞杆活塞

公称

活寒和活塞杆活塞杆台肩至螺

连接活塞杆宜径台肩宜径

连接号端部长度纹起始处螺纹规格活赛芯孔

宜径AD±0.4

B二1.6

SA-225.425.32〜25.37106.43&150.81-8UNC-2A25.40〜25.48

SA-325.425.32〜25.37106.43&150.8M24-6g25.40〜25.48

SA-43&13&02〜38.0713&147.682.6l%-8UN-2A3&10〜38.18

SA-542.041.92〜41.97148.065.090.0M39X3-6g42.00〜42.08

注1:优先选用SA-3和SA-5号。

注2：SA-2和SA-4号主要用于习惯使用英制螺纹的地区和客户。

说明：

1——活塞杆；

2——活塞密封圈；

3活塞；

4活塞螺母。

“螺纹退刀槽、螺纹凸台的结构和尺寸，由制造商选择。

图1钻井泵液力端活塞杆和活塞芯孔

5

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4.5.1.2螺纹

活塞杆端部和活塞螺母的螺纹应符合表2所列规格。

4.5.2钻井泵液缸阀腔

4.5.2.1规格和尺寸

钻井泵液缸阀腔的规格和尺寸应符合图2和表3中给出的要求。

表3液缸阀腔单位为毫米

阀腔尺寸阀弹簧安装尺寸

阀腔规格

ACminV)EFGJminLMN

4111.12534.9120.720.669.9104.869.950.876.295.3

5127.0003&1136.533.376.2123.879.469.995.3108.0

6142.87544.5152.433.382.6133.485.769.995.3114.3

715&75050.8168.333.388.9142.995.369.995.3120.7

8177.80057.2187.333.395.3152.49&469.995.3127.0

4.5.2.2弹簧安装尺寸

阀腔内的弹簧安装尺寸应符合图2和表3中的尺寸L、A4和N。

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4.5.3钻井泵缸套

4.5.3.1缸套孔径

缸套孔径(见图3中的尺寸A)分为公制和英制两种。公制缸套孔径应为个位数为零的整数，并以

10mm级差增加(见表4)o英制缸套孔径等于或大于152.4mm(6in)的缸套应以6.35mm(l/4in)级

差增加，孔径小于152.4mm(6in)的缸套应以12.7mm(l/2in)级差增加(见表5)。缸套孔径公差应按

图3所示的规定。

图3钻井泵缸套(ZF意图)

表4公制缸套孔径系列

缸套孔径mm90100110120130140150160170180190

注：表中仅列出了一些常用的规格，在符合4.5.3.1条规定的前提下可向两端延伸。

表5英制缸套孔径系列

缸套in3.504.004.505.005.506.006.256.506.757.00

孔径mm8&90101.60114.30127.00139.70152.40158.75165.10171.45177.80

注：表中仅列出了一些常用的规格，在符合4.5.3.1规定的前提下可向两端延伸。

4.5.3.2缸套内孔的表面粗糙度和硬度

钻井泵缸套内孔的表面粗糙度应小于或等于尺“0.20(umo

对于双金属缸套,其内套表面硬度应为60HRC-65HRCO

对于陶瓷缸套，其内套的氧化诰含量应不低于25%；其内套表面硬度应不低于87HRA0

4.5.3.3倒角

钻井泵活塞进入端的缸套内孔倒角应按图3的规定。

4.5.4钻井泵活塞

钻井泵活塞芯孔应符合图1和表2的规定。活塞外径应适用于4.5.3.1和图3所规定的缸套孔径

尺寸及倒角尺寸。

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4.5.5钻井泵排出口法兰

钻井泵排出口法兰的规格和尺寸应符合表6及GB/T22513的规定。法兰的实际孔径可小于或等

于法兰的公称尺寸。

表6钻井泵排出口法兰

最大泵压20.7MPa27.6MPa34.5MPa51.7MPa69.0MPa

法兰型式20.7MPa,6B型34.5MPa,6B型34.5MPa,6B型69.0MPa,6BX型

法兰公称尺寸103mm(41/16in),或130mm(51/8in)

4.5.6钻井泵吸入口法兰

图4钻井泵吸入口法兰

表7吸入口法兰的规格和尺寸

法兰规格外径OD厚度T螺栓孔分布圆宜径BC螺栓孔宜径d螺纹规格

螺栓孔数量"

mm(in)