GB T 20970-2007 石油天然气工业 井下工具 封隔器和桥塞.pdf
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1、ICS 7518010E 92 a雪中华人民共和国国家标准GBT 20970-2007ISO 1 43 1 0:200 1石油天然气工业井下工具 封隔器和桥塞2007-06-25发布Petroleum and natural gas industries-Downhole equipmentmPackers and bridge plugs(ISO 14310:2001,IDT)2007-1 1-01实施宰瞀髁紫瓣警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会“”。前 言GBT 20970-200711S0 14310:2001本标准等同采用ISO 14310:2001石油天然气工业并下工具封隔器和桥塞
2、(英文版)。本标准等同翻译Is0 14310t2001。为便于使用,本标准做了下列编辑性修改:a)“本国际标准”一词改为“本标准”;b)用小数点“”代营作为小数点的逗号“,”lc)删除国际标准的前言、引言。本标准的附录A为规范性附录。本标准由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会(SACTC 96)提出并归口。本标准负责起草单位:中国石油集团科学技术研究院江汉机械研究所。本标准参加起草单位:大庆油田有限责任公司采油工程研究院、宝鸡石油机械有限责任公司、石油工业井下工具质量监督检验中心。本标准主要起草人:曾永锋、方义平、刘合、张虎林、谢守平、王凤山、郝玉英、黄林华、王晗阳、梁春香、胡明。本标准为
3、首次发布。GBT 20970-2007IS0 14310:2001石油天然气工业井下工具封隔器和桥塞1范围本标准规定了石油天然气工业用封隔器和桥塞的要求。本标准适用于石油天然气工业井下作业用封隔器和桥塞。本标准仅适用于导管内使用的产品,不包括这些产品的安装和维修。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GBT 282812003计数抽样检验程序第1部分:按接收质量限(
4、AQL)检索的逐批检验抽样计划(IS0 28591:1999,IDT)GBT 19000-2000质量管理体系基础和术语(ISO 9000:2000。IDT)SYT 6194-2003石油天然气工业油气井用套管或油管用钢管(ISO 11960;2001,IDT)ISO 36011液力系统O形密封圈第1部分:内径,截面积,公差和尺寸规范ISODP 36013液力系统O形密封圈第3部分:质量检验标准NACE MR0175 油田设备用抗硫化应力开裂的金属材料3术语和定义GBT 1 9000-2000确立的以及下列术语和定义适用于本标准。31总成assembly由一个以上零件和(或)部件组成的产品。3
5、2桥塞bridge plug安装在导管内,而非安装在事先设定的瑷座上,用以隔断导管内流体交流的机械装置。33套管casing从地表下入已钻井眼作衬壁的管子。ESYT 6194-2003,定义4123。34套管尺寸easing size套管的公称外径。:SYT 61942003,定义8。35零件(部件)component组成总成的单个部分。 1GBT 20970-2007150 14310=200136373839导管conduit由金属或非金属制成的套管、油管或尾管。设计确认design validation通过试验证明封隔器或桥塞与设计确认等级一致性的过程。注:在65中规定了六个标准设计确认
6、等级(V6V1),在附录A中规定了一个特殊设计确认等级(Vo)设计验证design verification在设计输出过程的适当阶段确保产品最终符合供方或制造商的技术规范所进行的活动a注:这些活动在64中描述。310311312313314315通径drift diameter封隔器的最小内径,在总成验证中,可用通径规外径表示,如7411中的描述。端部连接end connection封隔器和桥塞通过螺纹或其他机构与导管相连。外露元件exposed component润湿元件、内润湿元件和(或)与封隔件下的井液接触的元件。参见:润湿元件(313),内润湿元件(318)。316317318挤压间隙
7、extrusion gap套管最大内径与封隔件最小外径间的径向间隙。润湿元件flow-wetted component直接与动态流动的井液接触的零件(部件)。参见:外露元件(311)。内润湿元件(318)。规格外径gauge OD产品规定的最大外径。等级grade不同的质量要求或设计确认的级别。热处理可追溯(性)heat traceable对材料热处理(加热)的追溯。膨胀封隔件inflatable packing component在液体压力直接作用下,形成加压密封的封隔器或桥塞的密封件。内润湿元件internally wetted component润湿元件和任何流体通过的元件,但该元件与井
8、液的接触是通过孔道或其他通道的可浸润区域。参见:外露元件(311),润湿元件(313)GBT 20970-2007IS0 14310:2001319工作批joblot经过一次或一系列相同加工工序的一批材料或部件。320工作批可追溯(性)job lot traceable批量加工过程中对部件的追溯确认能力。321尾管liner不延伸到地面,衬隔井壁的管子。322中心管mandrel封隔器的零件或部件,带有端部连接并提供一个穿过封隔器的通道。323制造manufacturing设备供方或制造商完成必需的生产过程和活动,提供制成的零件、总成和相关文件,以满足用户或采购者的需要,并符合供方的标准。注:
9、供方或制造商从接到订单后开始制造并在零件、总成和相关文件交付运输者后结束。324NACE规范NACE service封隔器和桥塞的1类零件的生产材料应符合美国腐蚀工程师协会NACE MR01 75。参见:1类零件(339),标准规范(334)。325不合格nonconformity不符合non-conformance未满足规定要求。326封隔器packer安装在导管内,而非安装在事先设定的承座上。封隔导管间的环形空间,阻止环形空间内流体流动的机械装置。327封隔件packing element封隔器或桥塞的密封件,密封导管的内径来堵塞流体流动。参见:桥塞(32),封隔器(326)328永久型封
10、隔器(桥塞)permanent packer(bridge plug)封隔器(桥塞)不具有完整地从导管中取出的功能,只有破坏后才能取m。329压力反转pressure reversal从产品上部到下部压差的改变,反之亦然。330可重复坐封型封隔器(桥塞) repositionable packer(bridge plug)满足可回收型封隔器(桥塞)(331)定义,能够在导管中(不需起出)重新坐封而继续保持封隔的功能。3GBT 20970-2007IS0 14310t2001331可回收型封隔器(桥塞)retrievable packer(bridge plug)容易从导管中完整回收的封隔器(桥
11、塞)。332密封件seal对于液体或气体流道起封隔作用的装置。333剪切装置shear device在预定载荷下,可断开的装置。334供应标准standard service封隔器或桥塞元件由符合或不符合NAcE MR0175的材料制成。335实质设计更改substantive design change由供方确认的改变设计,可影响产品在预期使用条件的性能。336温度变化范围temperature cycle range对产品设计的工作温度规定的波动范围。注;产品温度变化范围可在产品的工作温度范围内任一区间。337温度范围temperature range对产品设计的工作温度规定的范围。3。3
12、8油管tubing下人井中,用作产液或注液通道的管子。SYT 6194 2003,定义4139。3391类零件(焊接)type 1 component(weld)隔离压力和(或)可承受张力的零件(焊接)。注:张力是指封隔器或桥塞在下井、坐封、定位、回收过程或其他原因所产生的轴向载荷。3402类零件(焊接)type 2 component(weld)不符合l类零件(焊接)的零件(焊接)。4缩略语AQL 接收质量限cOC 合格证EDS 设备数据清单ID 内径MTR 材料检验报告NDE 无损检测OD 外径Qc 质量控制45功能规范GBT 20970-20071S0 14310t200151 总述用户
13、或采购商应提供一个定购产品的功能规范,该产品应遵从本标准,并且要和供方或制造商的具体产品一致,特别是在应用时遵从下列要求和操作条件。这些要求和操作条件可以通过设计尺寸、数据清单或其他相关的文件来表示。52功能特性为保证适用性,用户或采购商应详细注明下列功能特性:封隔器或桥塞;永久型、可回收型、可重复坐封型。53井身参数为保证适用性,用户或采购商应详细注明下列井身参数:油管和套管的尺寸、材料、钢级封隔器或桥塞上下端部连接封隔器或桥塞的安装位置与垂直方向的井斜角度,封隔器或桥塞所要通过的井径变化;应通过或旁通封隔器的油管(单管柱或多管柱)和其他管线(电器或液压)的结构封隔器或桥塞与其他油井装置、油
14、管或套管的连接关系宜用油井示意图表示出来;最小和最大生产或注入压力、各种不同压力、温度和液体速率;任何其他与井身相关的参数。54操作参数为保证适用性,用户或采购商应详细注明下列操作参数:安装方法,包括下井方法和坐封方法;坐封深度,回收或重新坐封的方法(需要时);封隔器或桥塞在安装前、安装时、使用时和回收时的预计载荷,包括复合载荷(压力、拉伸或压缩)和扭矩通过封隔器的装置的尺寸、型号以及结构(需要时),任何其他相关的操作参数。55环境的适用性551 总述材料的适用性如552和(或)553所述。552井身环境因封隔器或桥塞在整个寿命期限内都在液态介质中工作,故用户或采购商应确认工作介质的密度、化学
15、或物理成分及组成、流体状况和(或)其成分,包括固体(含砂量、颗粒大小等)、液体或气体。553产品材料要求5531 金属和非金属件的材料应按供应标准(334)或NACE规范(324)选定。5532元件可分为润湿元件(313)、内润湿元件(318)、外露元件(311)和其他元件。56井下设备的适用性在使用中,用户或采购商应明确以下内容:5GBT 20970-2007IS0 1 43 1 0:200 1顶部和底部的导管连接形式及其连接件的材质和尺寸内剖面、孔径、外径、内径以及它们各自的定位;其他产品以及和这些产品相连接的导管的尺寸、型式和结构。57质量控制应说明质量控制等级。提供三个质量控制等级(Q
16、3、Q2和Q1),见74。58设计确认应说明设计确认等级。提供六个标准设计确认等级(V6至V1),见65和一个特殊设计确认等级(VO),见附录A。6技术规范61 总述供方或制造商应提供与功能规范要求相对应的技术规范。供方或制造商还应为用户或采购商提供如721所规定的产品数据。62技术特性应遵循以下原则:封隔器或桥塞应在预定位置坐放和密封,并持续工作直到进行其他预定作业。套管损坏的情况除外I在坐放和工作期间,封隔器或桥塞应能执行功能要求的各项工作;封隔器或桥塞在使用中不能妨碍油井作业。63设计标准631材料供方或制造商应说明适用于功能规范所规定环境的产品材料和服务。用户或采购商可在功能规范中指明
17、用于特定腐蚀环境的材料。如果供方或制造商提出使用,)一种材料,则应说明该材料的性能符合规定的技术指标要求。这适用于金属和非金属零件。632载荷性能供方或制造商应说明产品适应的压力、温度和轴向额定载荷。对V4至Vo等级的封隔器或桥塞需验证,要提供性能图。该图描述作用在封隔器或桥塞上的不同压差和轴向载荷的综合影响。图1是性能图实例。被包围的区域就是载荷性能区。形成边界的线表示了封隔器和桥塞的不同失效形式。载荷性能图应符合以下原则:失效形式应表示供方或制造商的最大载荷值;一压力坐标轴上的“上”和“下”表示产品上压力和下压力,而不是产品的内压力。如果【冬|线包括以产品内压力为基础的额定值,应特别标出或
18、附加图线;如果性能图上没有特别标明,那么产品内径指的是不被堵塞的内径;剪切装置应标明最小剪切值;不应包括端部连接装置的影响;图上应标明套管或油管的最小内径和最大内径。该图应适用于整个指定的内径范围;一一坐标轴和符号规则应按图1所示I如果包括解释图线,可通过多个图形表示,图2给出了不同的剪切装置一 性能图涉及的产品应在图中指明。6_R鹾GBT 20970-2007ISO 14310:2001一上压力 F压力一压力psi一14 50410 8787 275-3 626 0 3 626 7 275 10 878 14 504一Il-A- 、一 、 、A|一 1; | 。;,L A l、;I I压力M
19、Pa一上压力 下压力一注:标有“A”的点为两个或更多失效形式的交叉点。田1载荷性能示例图注l注2注3注4一上压力 下压力 一压力psi11 6038 7025 8022 901 0 2 901 5 802 8 702 1I 603300 000200 000100 0000400 000一0 000:l:、|-80 -60 -40 -20 0压力MPa一上压力100 000 N剪切标识;150 000 N剪切标识20 40 60 80下压力一一200 000 N剪切标识;一Z50000 N剪切标识。图2剪切裴置选择示例图鲁畏笙57 44622 48222 482杂一44 96467 446-1
20、12 410fi7fR晕辑R婿出lR婚坦lfR肇瓤fR晕瓤000Om一一zR姐R好龃lR好坦lGBT 20970-2007IS0 14310,200164设计验证641总述设计验证应确保每个封隔器或桥塞的设计满足供方或制造商的技术规范。它应包括下列一个或多个项目t设计审查、设计计算、物理试验、类似设计的比较以及规定的操作条件的历史记录。642尺寸设计6421总则在套管或油管尺寸范围内,可根据6422和6423的要求和限制来设计系列产品的尺寸。这适用于65所列的V5至V1等级产品确认。6422产品系列设计产品系列设计应满足下列要求:结构:设计原理在几何形状、材料和功能上相同设计应力等级:与材料力
21、学性能有关的设计应力等级,是基于相同的标准。6423尺寸限制在给定套管或油管尺寸范围内,产品系列尺寸受以下限制:产品试验应在最大挤压间隙下进行,见312产品试验应使用最小和最大截面的封隔件产品进行封隔件和挤压件的几何形状与材料应与被试验产品相同I封隔件内径与封隔件下部零件的外径应与试验产品相同I定型不包括超过试验产品的额定压力、温度范围、温度变化范围、额定轴向载荷或载荷性能图。65设计确认651总述本标准为产品提供了六个标准确认等级和一个特殊确认等级。用户或采购商应指定需要的产品设计确认等级。产品应至少满足一种设计确认等级。标准确认等级:V6:供方或制造商规定;V5:液体试验;V4:液体试验和
22、轴向载荷试验V3:液体试验、轴向载荷试验和温度变化试验;V2:气体试验和轴向载荷试验;V1:气体试验、轴向载荷试验和温度变化试验。特殊确认等级tVO;气体试验、轴向载荷试验和温度变化试验和特别接收标准(V1和零气泡接收标准)。桥塞可在不加轴向载荷的情况下进行试验,所有确认等级都是可适用的。满足高设计确认等级的产品可认为满足低设计确认等级,如表1所示。V5至V1等级的封隔器或桥塞不应按套管或油管的尺寸和质量确认等级。套管或油管的最大内径可大于确认试验时的内径。套管或油管的内径公差应符合SYT 6194 2003。裹1 V6至v1标准确认等级设计确认等级 包含等级V1 V1、V2、V3,V4、V5
23、、V6V2 V2、V3、V4、V5、V6V3 V3、V4、V5、V6衰1(续)GBT 20970-2007IS0 14310:2001设计确认等级 包古等级V4 V4、V5、V6V5 V5、V6V6 V6652 V6至V1标准确认等级6521总述供方或制造商应提供所有参数和评价结果的文件,以证明满足确认等级。试验数据应标出试验期间的渗漏率。如无渗漏发生,应明确指出。试验气体的量简应在常压状态下计量。6522供方或制造商规定的V6等级供方或制造商规定的确认方法和验收标准。6523 V5等级的液体试验供方或制造商应遵循以下试验参数和标准:坐放的套管或油管最大内径公差为土076 ram(士0030
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