本文是学习GB-T 19832-2017 石油天然气工业 钻井和采油提升设备的检验、维护、修理和再制造. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了钻井和采油作业中使用的提升设备的检验、维护、修理和再制造的指南和要求,以保
持提升设备的使用性能。
本标准适用于下列钻井和采油提升设备:
提升滑轮和轴承;
游车和游车大钩;
——游车与大钩连接器;
——连接件和连接耳;
——钻井大钩;
— 油管大钩和抽油杆吊钩;
—— 吊环;
— 套管吊卡、油管吊卡、钻杆吊卡和钻铤吊卡;
——抽油杆吊卡;
旋转水龙头提环连接器;
——旋转水龙头;
——动力水龙头;
— 动力短节;
— 可用作吊卡的卡盘;
— 死绳固定器和(或)钢丝绳固定器;
——钻柱升沉补偿器(或装置);
——可用作提升设备的方钻杆旋扣器;
——可用作提升设备的隔水管送入工具组件;
——可用作提升设备的井口送入工具组件;
——可用作提升设备的安全卡瓦;
——顶驱;
——套管送入工具。
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/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证
SY/T 6666 石油天然气工业用钢丝绳的选用和维护的推荐做法
BS EN ISO 9606-1 焊工资格考试 熔焊 钢材(Qualification testing of
welders—Fusion weld-
ing—Steels)
GB/T 19832—2017
下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
关键区域 critical area
制造商规定的主承载件的高应力区域。
3.1.2
易损件 expendable parts
在正常使用过程中容易损坏和在规定期间必需更换的零部件。
注:如密封圈、垫片、过滤器、盘根、离合器摩擦片、牙板等。
3.1.3
检验 inspection
设备与预定的标准是否相符的比较,以及随之而采取的确认行为。
3.1.4
载荷试验 load test
在监控条件下,加载试验以验证设备的适用性。
3.1.5
维护 maintenance
为保持设备使用性能所必需采取的措施,包括检验、调试、清洁、润滑、试验以及更换易损件。
3.1.6
制造商 manufacturer
制造或加工本标准适用的设备或材料的个人或组织。
3.1.7
业主 owner
拥有设备合法所有权的独立的个人、合法实体或组织。
3.1.8
主载荷 primary load
设备在运行时承受的轴向载荷。
3.1.9
主承载件 primary load carrying components
设备中承受主载荷的零部件。
3.1.10
再制造 remanufacture
对废旧设备实施高技术修复或改造的作业,使其质量或性能不亚于原先的产品。
3.1.11
修理 repair
对设备进行功能恢复的作业,包括更换零件(易损件除外),但不包括再制造。
3.1.12
使用性能 serviceability
设备在一定条件下,实现预定目的或规定用途的能力。
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3.1.13
特殊过程 special process
能够改变或影响设备所用材料的力学性能(包括韧性)的作业。
3.1.14
大修 overhaul
对钻井和采油提升设备进行的解体性修理,使其恢复设备使用性能的过程。
3.1.15
免修件 repaired free kit
设备经拆检后按本标准和相关技术文件要求被判定为不必进行修理的零部件。
3.1.16
修理件 repaired kit
设备经拆检后按本标准和相关技术文件要求被判定为可通过修理恢复尺寸或功能的零部件。
3.1.17
报废件 scrapped kit
设备经肉眼或经拆检后按本标准和相关技术文件要求被判定不可使用的零部件。
3.1.18
试验 testing
为确保一台设备能够完成所要求的功能而实施的作业。
3.1.19
用户 users
使用设备或材料,或执行本标准的个人或组织。
下列缩略语适用于本文件。
MT 磁粉检测(magnetic particale testing)
NDT 无损检测(non-destructive testing)
PSL 产品规范级别(product specification level)
PT 液体渗透检测(liquid penetrant testing)
RT 射线照相检测(radiographic testing)
UT 超声波检测(ultrasonic testing)
提升设备的用户和(或)业主应制定每台设备检验、维护、修理和再制造的书面程序。
4.1.2.1 **用户和(或
用户和(或)业主与制造商宜根据设备的应用、载荷、工作环境、用途和操作条件共同制定和更新检
验、维护、修理和再制造程序。
这些因素可能因新技术、产品改进或作业条件的根本改变而发生变化。
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4.1.2.2 **用户和(或
如果设备制造商不再存在或因其他原因,不能提供适当的推荐作法,则用户和(或)业主应按照广泛
接受的工业作法,制定检验、维护、修理和再制造的程序。
4.1.2.3 零件和工具
应恰当选择无损检测、维护和拆卸的设备,以适用于所要检验和维护的零件。
4.2.1.1 资格
检验员应了解所要评价的设备的类型和采用的无损检测方法。
用户和(或)业主应验证无损检测检验员有下列资料:
——装配图和关键区域识别图;
— 拒收准则。
另外,用户和(或)业主如果可能,可提供磨削或再制造的记录。
在没有关键区域图的情况下,所有主承载件区域应看作关键区域。检验员应运用该资料编制检验
程序。
4.2.1.2 认证
无损检测检验员应具有GB/T 9445
或其他公认的无损检测认证程序或标准认可的资质。
焊接人员应具有 BS EN ISO
9606-1或其他公认的焊接人员认证程序或标准认可的资质。
检验和维护密切相关。检验和维护按照下列一项或多项准则进行,但并不仅限于如下准则:
——特定时间间隔;
— 可测量的磨损极限;
——载荷循环累积;
— 丧失功能的设备;
— 环 境 ;
——经验(历史);
——法律法规要求。
操作人员应对维护场所适用的安全因素进行评审。
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设备的维护包括调试、清洁、润滑和更换易损件。考虑到设备维护工作复杂且有安全风险,应合理
地配置资源,例如场所、设备和资质人员。
除了根据4.1规定的程序外,为了完成维护工作,制造商也宜规定一些必需的特殊工具、材料、测量
和检验设备、以及人员资格。制造商还宜规定在其工厂或另外批准的场所完全由制造商进行的那些
程序。
裂纹的存在可能表明严重的损坏和即将破坏。裂纹的探测、识别和评价需要精确的检验方法。
应及时地停止该设备的作业或者对其进行适当的维修。
应注意考虑许多钢在低温作业时脆性断裂敏感性增大。
如果发现任何制造缺陷,宜报告给制造商或供方。
5.3.2.1 总则
检验目的是检测出作业缺陷、可能隐藏的制造缺陷和潜在的坠落物。检验结果应形成记录(或报
告)。
5.3.2.2 类别 I
本类别包括观察设备在运行中性能是否适当。
设备使用时,应每日目检是否有裂纹、配合或连接松动、零件伸长以及磨损、腐蚀或过载等迹象。任
何设备一旦发现裂纹、过度磨损等,应停止作业,做进一步检查。
日常检验应包括目检潜在的坠落物和可能损伤、需要调整或缺失的固位装置。任何潜在的坠落物
或损伤和(或)缺失的固位装置应立即纠正。
设备应由对设备及其功能了解的人员进行目检。
5.3.2.3 类 别 Ⅱ
本类别是在类别I
检验的基础上,包含进一步检验是否有腐蚀、变形、零件松动或丢失、变质、润滑
不当、可见的外部裂纹和调整。
5.3.2.4 类别Ⅲ
本类别是在类别Ⅱ检验的基础上,包含进一步的检验,宜包括关键区域 NDT,
而且可能包括拆卸某
些特定部件和识别磨损或冲蚀是否超过制造商的许用公差。
5.3.2.5 类别V
本类别是在Ⅲ类检验的基础上,包含进一步的设备拆卸检验,应拆卸到可对制造商规定的全部主承
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载件进行无损检测的程度,即进行大修。
设备应:
——在装备合适的工厂拆卸,采用适当的工具和方法进行解体,保证零(部)件无人为的损坏,设备
应完全解体(特殊要求除外),必需拆卸到可全面检验所有主承载件和设备其他关键件;
——修理单位应与检验人员根据标准及相关资料要求对各零(部)件进行鉴定,并将其区分为免修
件、修理件及报废件。鉴定所用检测器具和测试设备应符合相关标准的规定;
部分难以确定的零(部)件,修理单位应与检验人员、工艺人员、设计人员、用户共同分析确认;
——设备各加工件及配合件在大修过程中应进行标记,不得换错,重要运动副的免修件应保证原件
配合;
——修理件应采用适当的工艺方法,恢复原设计要求或达到免修尺寸(状态)的要求。不能实现时,
大修工艺应明确规定,在保证使用性能和不改变原配合要求的前提下,可适当改变修理件的基
本尺寸,但各零(部)件不得有影响使用性能的缺陷。
应根据制造商推荐作法改进。
在Ⅲ类和IV类检验前,所有外来物质(例如污物、油漆、润滑脂、油、氧化皮等)应通过适当的方法从
有关零件去除(例如油漆去除、蒸汽清洗、喷丸清理)。
5.3.3.1 定期检验
设备的用户和(或)业主宜根据经验、制造商推荐作法和下列一个或多个因素,制定检验周期表:
——环境;
——载荷周期;
——法律法规要求;
——操作时间;
— 试验;
——修理;
— 再制造。
用户和(或)业主可以表1作为指南。为了避免不必要地影响操作运行,长期计划应调整。
表 1 定期检验和维护的类别和周期
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表1(续)
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5.3.3.2 不定期检验
在关键工作前(如果预计到)及关键工作后(例如下厚壁套管柱、震击、提升被卡的钻柱和(或)在极
低温度操作),宜进行相当于定期Ⅲ类或IV类(对于有关设备)的完全的运行和停机检验。
5.3.4.1
除非采用特定和更严格的推荐作法,否则,主承载件的焊缝应进行如下检验:
a) 打磨后立即检验;
b) 焊接后,但在零件达到环境温度24 h 后 ;
c)
使用期间,根据用户和(或)业主和(或)制造商程序规定的周期检验,但制造商完全担保的不易
接近的再制造内部零件除外(除非制造商另有推荐)。
5.3.4.2
在再制造后,应采用与初始缺陷探测相同的无损检测方法和程序。如果通过焊接再制造主承
5.3.4.1 b
a)
磁粉检测针对铁磁性材料,液体渗透检测针对非铁磁性材料,探测可能的表面缺陷。
b)
超声波检测探测表面下可能的缺陷。此外,如果在同一结构上射线照相检测的效果不亚于超
声波检测,则可以代替超声检测。
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c) 根据8.3进行验证载荷试验,随后对试验零件进行表面无损检测。
对于提升设备采用的其他无损检测技术,应提交给用户和(或)业主和制造商进行特定的批准。
5.3.5.1 验收准则
验收准则应建立在经验和制造商的推荐作法基础上。对于不满足验收准则的磨损设备不应在降低
载荷的情况下验收操作,除非按照相关的钻井设备规范进行分析,或如果没有相应的钻井设备规范,由
制造商进行分析。
5.3.5.2 拒收设备
拒收设备应标识,并停止使用。
5.3.5.3 表面指示
无损检测识别的表面指示可能是允许的或不允许的,这取决于制造商对其大小、形状和位置的
规定。
5.3.5.4 允许的表面指示
style="width:0.52675in;height:0.53328in" />
允许的表面指示是指其大小、形状和位置不需要去除的表面指示。
5.3.5.5 不允许的表面指示
不允许的表面指示可按如下分类:
a) 次要的表面指示
较小的表面指示可以在制造商规定的限度内通过有限的锉削或磨削予以去除。其余应被定为主要
表面指示。应注意其操作,防止过热造成材料力学性能(包括韧性)的改变。
b) 主要的表面指示
主要表面指示,其需要去除的材料超过制造商规定限度,宜通过再制造整修。
用于提升滑轮的检验和维护应定期进行。提升滑轮绳槽检验和维护的详细信息见SY/T
6666。
套管和油管方台肩吊卡孔径的磨损极限应符合附录A 中的规定。
5.3.8 顶驱和(或)动力水龙头与井筒不对中的检验和维护
顶驱和(或)动力水龙头与井筒不对中的检验和维护,宜按附录 B
中的说明进行。
制造商宜提供足够的信息,以使设备的用户和(或)业主识别可能要求的修理方式。修理应根据4.1
所确定的方法或程序进行。
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滚动轴承对设备使用性能起着重要作用。更换轴承最可能的原因是:保持架松动或弯曲(滚动体保
持架)、腐蚀、磨损、润滑不充分(或不适当)和疲劳剥落。游隙过大表明调整或装配不当,宜予修正。使
用者或修配厂人员不宜试图修理滚动轴承。如果轴承反复或不明原因失效,宜咨询设备制造商。
所有主承载件备件应满足或优于原始制造商准则和下列要求:
a) 主承载件应符合原始设备零部件的最低要求和标准;
b) 文件和追溯性要求应与原始设备零部件相同。
设备的再制造应按照4.1的方法和程序进行。用于再制造的材料应符合制造商的要求,包括力学
性能、塑性和韧性。再制造设备的额定值应根据设备制造商推荐的要求确定。无法再制造的设备应
报废。
如果需要焊接,则应按照根据公认标准鉴定的书面程序进行。
再制造后,验证应根据5.3.4进行。
对于下面表述的两种类型的载荷试验,用户和(或)业主和制造商宜通过协商共同制定试验内容(或
程序)。
性能载荷试验可用来验证设备的功能和(或)在特定条件下或与其他设备或材料一起使用情况下设
备的能力(例如,可用来确定通过某一给定吊卡提升特定管子时的夹紧能力)。
如需要,性能试验可包括载荷循环次数,但试验载荷可达到但不能超过设备的额定载荷。
验证载荷试验应以1.5倍设备额定载荷进行,并保持不少于5 min。
验证载荷试验不宜包含多于一
个循环试验,并不应用来代替性能载荷试验。由于载荷超过额定载荷时会引起累积(疲劳)损伤,所以,
提升设备宜在制造或再制造后只进行一次验证载荷试验。验证载荷试验后应进行表面无损检测。有延
迟裂纹倾向的材料宜在验证载荷试验24 h 后进行表面无损检测。
用户和(或)业主应保存设备有关信息在内的设备文件,设备文件宜包括如下内容;
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a) 制造商提供的文件;
b) 在设备寿命期内,用户和(或)业主建立的文件。
用户和(或)业主应建立每台设备的设备文件,设备文件应尽可能地包括下列信息:
a) 设备说明、型号和规格、系列号、PSL、 规范、制造商;
b) 公称能力;
c) 零部件和装配图清单、突出显示钢级、PSL
和关键零部件的最低使用温度。关键区域应明确 规定;
d) 推荐的检验和(或)维护的类别和(或)周期以及相关的安全措施;
e) 可修理缺陷及其(最大)尺寸和位置(如适用);
f) 活动记录;
g) 有效的运行时间(如可能)和关键工作。
设备上宜保持制造商提供的产品系列号或标识。对于无法识别的设备,标识应由用户和(或)业主
提供。系列号或标识应记录在设备文件中。
影响设备安全、使用性能和维护的设备状态的更改宜记录在设备文件中。
设备文件中应登记Ⅲ类和IV类检查的记录,以及有关的任何载荷试验数据或指出设备的承载能力。
用户和(或)业主的设备文件中应包括修理、再制造和试验活动的一些表述条目。
记录应指明:
a) 重大缺陷(类型、尺寸)的记录;
b) 修理的位置和范围;
c) 无损检测方法和结果;
d) 更换或再制造的主承载件;
e) 检验、维护、修理或再制造的责任人的姓名和日期。
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(规范性附录)
方台肩吊卡孔径的磨损极限
A.1 套管或油管接箍(或载荷台肩)的评价
套管或油管接箍(或连接的载荷台肩)支承要求载荷的能力受到吊卡孔径磨损的影响,这将减小接
箍(或连接的载荷台肩)和吊卡载荷台肩之间的接触面积。确定套管或油管连接支承特定载荷的能力
时,宜假设吊卡孔径接近表A.1
中所列的数值。通过与吊卡方台肩载荷面接触(吊卡公称孔径等于油
管或套管加厚),提丝预期支承管材载荷,评价提丝(提供的载荷面垂直于管材中心线的其他装置)的载
荷能力时,应假定相同的吊卡孔径和磨损。
A.2 吊卡磨损极限
方台肩吊卡(例如单根、中开闩、侧开式)以及载荷面垂直于管材中心线的类似提升装置应符合表
A.1 的磨损极限。吊卡孔径测量超过表 A.1 的极限时,应再制造或报废。
表 A.1 不加厚套管和油管方台肩吊卡孔径的磨损极限
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114.3 mm≤D<327 mm 4 % in≤D<12 % in |
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327 mm≤D≤508 mm 12 % in≤D≤20 in |
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508 mm<D<1066.8 mm 20 in<D<42 in |
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42 in≤D |
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(规范性附录)
顶驱和(或)动力水龙头与井筒不对中
B.1 顶驱和(或)动力水龙头与井筒不对中
顶驱和(或)动力水龙头主轴总成承受最高的拉伸载荷和扭转载荷。随着钻井深度的增加和斜度的
增大,组合的拉伸载荷和扭转载荷可能达到材料强度的较高百分比。如果发生这种情况,在疲劳失效发
生前,则仅需少量循环载荷,便可大幅降低循环次数。此外,当顶驱和(或)动力水龙头与钻柱不对中,而
在这些条件下钻井时,主驱动轴总成部件上作用的合成弯矩量可能产生较高的扭转应力,这将导致顶驱
和(或)动力水龙头部件过早发生疲劳失效。本部分识别一些不对中的主要原因及其解决方法。
B.2 顶驱和(或)动力水龙头主轴总成
顶驱和(或)动力水龙头主轴总成至少包括下列部件:
——水龙头中心管;
— 顶驱和(或)动力水龙头主轴;
— 一 个 或 两 个 IBOP 阀门;
——保护接头和(或)过渡或中间接头。
B.3 不对中的原因
所有这些部件组装时采用旋转台肩式连接。
一些顶驱和(或)动力水龙头组成整体式水龙头。在这
些装置中,水龙头中心管和顶驱主轴是同一根轴。当钻井时,钻柱直接连接到顶驱和(或)动力水龙头主
轴总成上,因此,整个主轴总成承受所有拉伸和扭转载荷。然而,当用吊卡提升钻柱或套管时,大多数顶
驱和(或)动力水龙头主轴都具有一个承载环结构,就位于顶驱和(或)动力水龙头主轴下部连接上,承受
所有拉伸载荷。在这种操作模式下,除顶驱和(或)动力水龙头主轴本身外,主轴总成部件均不承载。因
此,钻井是影响顶驱和(或)动力水龙头主轴总成部件疲劳寿命的主要操作模式。
主轴总成和井筒之间的不对中可引起循环应力增大到更高的级别,但这可通过合适的同轴度显著
地降低。下面提供一些不对中的主要原因:
a) 井架的垂直轴线与钻柱的重力轴线不对中;
b) 游动设备导轨(如安装)平面与塔形井架和(或)钻柱不对中;
c) 导向小车结构平面与塔形井架导轨和(或)垂直轴线不对中;
d) 导向小车结构已经损坏,造成其与导轨之间不对中;
e) 顶驱和(或)动力水龙头主轴轴线与导向小车结构平面不对中;
f) 游车一侧的滑轮穿绳数比另一侧多,造成游车承载时倾斜;
g)
对于可以伸缩离开转盘中心与游车一起使用的顶驱和(或)动力水龙头,伸缩系统的故障阻止
游车正常返回到转盘中心,会造成钻井时顶驱和(或)动力水龙头和钻柱之间不对中;
h)
隔水管和(或)导管圆筒可能与轻便井架和(或)导轨和(或)顶驱主轴不平行和同轴。
注:上述条件可能同时存在不止一个,这可能使得原因难以识别。
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B.4 不对中的解决方法
识别和缓解上述一个或多个条件时,宜由具有设备和技能识别不对中根源以及熟悉需要执行什么
纠正措施的塔形井架和(或)轻便井架制造商和其他专家进行。检查不对中的方法至少包括使用经纬
仪、激光工具、试井钢丝和测量装置(见SY/T 6408[1])
顶驱和(或)动力水龙头设备制造商宜提供推荐的最大不对中公差,因为每个制造商采用不同类型
的导向系统,每一导向系统的对中公差大小不同。
不对中的初始迹象通常是疲劳裂纹,经常出现在主轴总成任何内外螺纹连接最后啮合的螺纹的根
部。内螺纹通常比外螺纹更易于循环弯曲疲劳失效。因此,如果可能的话,在顶驱和(或)动力水龙头连
接上,宜机械加工应力释放结构。
注:也许不可能在所有连接上使用这些结构,例如 IBOP
阀上的那些连接以及水龙头中心管下部内螺纹连接。
在增加疲劳寿命的所有机加工后,顶驱和(或)动力水龙头主轴连接的螺纹根部也宜冷处理。在极
端情况下,可能必需采用螺纹根部半径更大的连接,以延长疲劳寿命。
不管采用什么连接或采用什么应力释放结构,宜按照本标准和API7-2
的推荐作法,定期对顶驱和
(或)动力水龙头主轴总成的连接进行目检和无损检测(NDE),
虽然主轴总成中使用的连接的尺寸比其
连接的钻柱通常所采用的连接的尺寸更大。
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(资料性附录)
本标准与GB/T 19832—2005 的主要技术变化
本标准与2005年版的主要技术变化见表C.1。
表 C.1 本标准与 GB/T 19832—2005 的主要技术变化
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表 C.1 ( 续 )
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