CN114127323A

CN114127323A - 耐磨损和耐腐蚀钢组合物及包括其的高压泵和泵部件

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Publication number: CN114127323A
Application number: CN202080044995.5A
Authority: CN
Inventors: J·拜约克; A·S·皮尔森; F·希佩恩斯蒂尔; M·穆勒
Original assignee: SPM Oil and Gas Inc
Current assignee: SPM Oil and Gas Inc
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2022-03-01
Also published as: CA3143335A1; KR20220039705A; EP3987073A1; BR112021025478A2; EP3987073A4; MX2021015991A; WO2020257515A1; US20220098962A1

Abstract

根据一些实施例，本公开涉及一种耐磨耐蚀钢组合物，其包括从约1.75％MB至约5.75％MB的镍含量。此外，本公开涉及一种用于柱塞泵设备的流体端块组件，所述流体端组件包括：至少一个缸体，所述至少一个缸体构造成接收来自动力端的相应柱塞；至少一个抽吸开孔，所述至少一个抽吸开孔构造成容纳阀体、阀座、弹簧；弹簧保持器，其中缸体、抽吸开孔和弹簧保持器中的至少一个由具有从约1.75％MB至约5.75％MB的镍含量的钢组合物构成。

Description

耐磨损和耐腐蚀钢组合物及包括其的高压泵和泵部件

技术领域

在一些实施例中，本公开涉及耐磨损和耐腐蚀钢组合物(即，耐磨耐蚀钢组合物)。在一些实施例中，本公开涉及由耐磨耐蚀钢组合物构成的高压泵和泵部件(例如，水力压裂泵的流体端组件)。

背景技术

水力压裂是一种油井增产技术，其中通过施加加压压裂流体来压裂(即破裂)基岩。压裂流体的有效性不仅取决于加压，还取决于其一种或多种支撑剂(例如砂)和化学添加剂(例如稀酸、灭微生物剂、破胶剂、pH调节剂)的组成。将加压压裂流体施加到现有基岩裂隙中以在基岩中产生新的裂缝，并且增加现有裂缝的大小、范围和连通性。这允许更多的石油和天然气流出岩层并且进入井孔，从井孔可以开采它们。

水力压裂泵大体上由动力端组件和流体端组件构成，其中动力端组件加压压裂流体以生成加压流体，并且流体端组件通过一系列导管将加压流体引导到井孔中。暴露于压裂流体的水力压裂泵部件(例如，流体端组件)容易遭受流体泄漏、故障和其它可持续性问题，这是由于它们暴露于具有腐蚀或磨蚀特性的压裂流体组分(例如，支撑剂、化学添加剂)所造成的磨损、腐蚀和劣化而引起。因此，水力压裂泵部件需要以高昂的成本频繁更换。

水力泵部件的组合物在替换频率和成本两者中起着重大作用。尽管由不锈钢构成的泵部件具有约2000个工作小时数的寿命，但不锈钢的过高成本往往使其使用成本难以承受。相比之下，由碳钢合金构成的泵部件价格较低，但与其不锈钢对应物相比，其寿命仅为约10-15％(即200-300个工作小时数)。因此，需要既耐磨损又耐腐蚀(以提供更长工作寿命)并且以合理价格提供的水力泵部件。

发明内容

根据一些实施例，本公开涉及具有从约1.75％的质量基准(MB)至约5.75％MB的镍含量的耐磨耐蚀钢组合物。在一些实施例中，耐磨耐蚀钢组合物可具有从约2.0％MB至约4.1％MB的镍含量。当暴露于腐蚀物时，与碳合金钢对应物相比，耐磨耐蚀钢组合物可以展现出少约5％到少约50％的点状腐蚀。当暴露于压裂流体时，耐磨耐蚀钢组合物可以展现比碳钢合金对应物长至少10％到长至少500％的范围的平均寿命。

在一些实施例中，耐磨耐蚀钢组合物可包括从约0.07％MB至约0.17％MB的碳含量；从约0.3％MB至约0.6％MB的锰含量；以及从约8％MB至约10％MB的铬含量中的一种或多种。耐磨耐蚀钢组合物可以包括小于约0.5％MB的铜含量；小于约0.02％MB的硫含量；以及小于约1％MB的硅含量中的一种或多种。根据一些实施例，耐磨耐蚀钢组合物可以包括小于约0.04％MB的磷含量；从约0.5％MB至约2％MB的钼含量；以及从约0.01％MB至约0.1％MB的铌含量。钢组合物可以包括从约0.01％MB至约0.1％MB的钒含量；从约0.0001％MB至约0.1％MB的钛含量；从约0.02％MB至约0.07％MB的氮含量；以及小于约0.1％MB的铝含量。

根据一些实施例，本公开涉及一种包括流体端组件的水力压裂泵。流体端组件可包括缸体、抽吸开孔和弹簧保持器。缸体可构造成接收来自动力端组件的相应柱塞。抽吸开孔可以构造成容纳阀体、阀座和弹簧。在一些实施例中，缸体、抽吸开孔和弹簧保持器中的一者或多者可以包括具有从约1.75％MB至约5.75％MB的镍含量的钢组合物。流体端组件可以是无凹槽的。水力压裂泵可包括构造成配合到抽吸开孔中的抽吸盖和通过杆附接到抽吸盖的阀止挡件，所述阀止挡件构造成锁定在流体缸开孔中的脊下方。抽吸开孔可以包括一个或多个凹槽。水力压裂泵可包括构造成通过凹槽锁定就位的翼式阀止挡件。

在一些实施例中，本公开涉及一种水力压裂泵，其包括流体端组件和动力端组件。动力端组件包括曲轴；框架；连接到曲轴的连杆；十字头；以及连接到连杆的柱塞。曲轴、框架、连杆、十字头和柱塞中的一个或多个包括具有从约1.75％MB至约5.75％MB的镍含量的耐磨耐蚀钢组合物。

附图说明

本文参考附图描述本公开的示例性实施例，其中相同的部分由相同的附图标记表示，并且在附图中：

图1示出了一般水力压裂泵的截面透视图；

图2示出了由暴露于含有磨蚀和腐蚀性组分的高压流体引起的水力压裂泵的金属部件上的点状腐蚀；

图3示出了根据本公开的特定示例性实施例的水力压裂泵的前部透视图；

图4A示出了根据本公开的特定示例性实施例的具有阀止挡件设计的无凹槽流体端组件的前部透视图，所述阀止挡件设计锁定在流体缸开孔中的脊下方；以及

图4B示出了根据本公开的特定示例性实施例的具有凹槽抽吸开孔以将阀止挡件锁定就位的流体端组件的前部透视图。

具体实施方式

本公开涉及当与碳合金钢对应物相比时具有提高的耐磨损性或耐腐蚀性的钢组合物(即，耐磨耐蚀钢组合物)。而且，本公开涉及一种制造成本低于具有类似磨损或腐蚀性质的不锈钢对应物的耐磨耐蚀钢组合物。在一些实施例中，本公开涉及一种耐磨耐蚀钢组合物，当与碳钢合金对应物相比时，其具有提高的耐磨损性或耐腐蚀性，并且具有与不锈钢对应物相比足够低的制造成本，使得特性的组合是期望的。

如表1中所示，碳钢合金由其主要合金成分碳限定，并且其特性主要取决于存在的碳的百分比。随着碳百分比增加，碳合金钢的硬度提高并且延展性降低。碳合金钢通常分为三类：包括在0.05％至0.3％MB之间的碳的低碳钢；包括在0.3％至0.8％MB之间的碳的中碳钢；以及包括在0.8％MB至2％MB之间的碳的高碳钢。尽管主要关注元素是碳，但碳合金钢还可包括按质量计：从0.75％MB至1.75％MB的锰含量、0.25％MB的镍含量、低于0.6％MB的铜含量、从0.25％MB至0.35％MB的硫含量、从0.1％MB至2.2％MB的硅含量、从0.06％MB到1.25％MB的铝含量、从0.04％MB到0.09％MB的磷含量、小于0.01％MB的钼含量、小于0.01％MB的铌含量、小于0.01％MB的钒含量、小于0.01％MB的钛含量、从0.02％MB到0.07％MB的氮含量，以及它们的任意组合。碳合金钢通常仅包括痕量的铬。碳合金钢易于磨损和腐蚀，特别是在暴露于诸如压裂流体的腐蚀性材料时。碳合金钢部件(例如，由碳合金钢构成的流体端组件)可具有长达100小时，或长达150小时，或长达200小时，或长达250小时，或长达300小时的寿命。

相比之下，不锈钢包括0.03％至0.15％MB的低碳含量和高水平的铬，其通常范围为11％至30％MB。不锈钢的高铬含量导致其高制造成本。取决于期望的特定特性，不锈钢可能具有不同含量的其它元素，包括铜、锰、镍、钼、钛、铌、氮、硫、磷和硒。通常，不锈钢中仅存在痕量的铝。如表1所示，其中不锈钢具有按质量计：从0.03％MB至0.15％MB的碳含量、从0.75％MB至1％MB的硅含量、从0.01％MB至0.03％MB的硫含量、从10.5％MB至28％MB的镍含量、从2.0％MB至7.5％MB的锰含量、小于0.06％MB的磷含量、小于0.2％MB的氮含量，以及从11％MB至30％MB的铬含量。对于不锈钢，没有规定或要求铜、钼、铌、钒、钛和铝的最低含量。表1提供了不锈钢组合物的实例，但不应解释为限制性的。

即使在暴露于诸如压裂流体的腐蚀性材料时，不锈钢高度耐腐蚀和耐磨损。不锈钢部件(例如，由碳合金钢构成的流体端组件)可具有至少1800小时，或至少1900小时，或至少2000小时，或至少2100小时，或至少2200小时的寿命。

本公开涉及包括按质量计范围为从约1.75％质量基准(MB)至约5.75％MB镍的镍成分的耐磨损和耐腐蚀钢组合物(即，耐磨耐蚀钢组合物)，其中如本句中所使用的“约”为正负0.25％MB。在一些实施例中，耐磨耐蚀钢组合物可以包括范围为从约2.0％MB至约4.1％MB的镍成分。

表2包含根据所公开的实施例的耐磨耐蚀钢组合物。所公开的钢组合物不限于表1中列出的那些，而是包括具有各种浓度的元素的组合物。根据一些实施例，耐磨耐蚀钢组合物可以包括从0.05％MB至0.3％MB的碳含量。例如，耐磨耐蚀钢组合物可具有约0.07％MB至约0.17％MB的碳含量，其中如本句中所使用的“约”为正负0.01％MB。耐磨耐蚀钢组合物可包括从约0.3％MB至约0.6％MB的锰含量，其中如本句中所使用的“约”为正负0.1％MB。在一些实施例中，耐磨耐蚀钢组合物可以包括从约8％MB至约10％MB的铬含量，其中如本句中所使用的“约”为正负1％MB。耐磨耐蚀钢组合物可以包括至多约0.5％MB的铜含量，其中本句中使用的“约”为正负“0.05％”。例如，在一些实施例中，耐磨耐蚀钢组合物可以包括在约0.01％MB至0.05％MB，或0.01％MB至0.5％，或0.05％MB至0.5％，或约0.01％MB至0.5％MB范围内的铜含量。在一些实施例中，耐磨耐蚀钢组合物可以包括小于约0.02％MB的硫含量，其中如本句中所使用的“约”为正负“0.005％”。例如，耐磨耐蚀钢组合物可以包括0％MB，或0.005％MB，或0.01％MB，或0.015％MB或0.02％MB的硫含量。耐磨耐蚀钢组合物可以包括小于约1％MB的硅含量，其中如本句中所使用的“约”为正负0.5％MB。例如，耐磨耐蚀钢组合物可以包括0％MB，或0.25％MB，或0.5％MB，或0.75％MB，或1％MB的硅含量。根据一些实施例，耐磨耐蚀钢组合物可以包括小于约0.1％MB的铝含量，其中如本句中使用的“约”为正负0.005％MB。例如，耐磨耐蚀钢组合物可以包括0％MB，或0.005％MB，或0.01％MB，或0.02％MB，或0.03％MB，或0.04％MB，或0.05％MB，或0.06％MB，或0.07％MB，或0.08％MB，或0.09％MB，或0.1％MB的铝含量。耐磨耐蚀钢组合物可以包括小于约.04％MB的磷含量，其中如本句中使用的“约”为正负0.01％MB。例如，耐磨耐蚀钢组合物可以包括0％MB，或0.01％MB，或0.02％MB，或0.03％MB，或.04％MB的磷含量。耐磨耐蚀钢组合物可以包括从约0.5％MB至约2％MB的钼含量，其中如本句中使用的“约”为正负0.1％MB。例如，耐磨耐蚀钢组合物可以包括0.5％MB，或0.1％MB，或1.5％MB，或2％MB的钼含量。

耐磨耐蚀钢组合物可以包括从约0.01％MB至约0.1％MB的铌含量，其中如本句中使用的“约”为正负0.005％MB。例如，耐磨耐蚀钢组合物可以包括0.01％MB，或0.025％MB，或0.05％MB，或0.075％MB，或.1％MB的铌含量。耐磨耐蚀钢组合物可以包括从约0.01％MB至约0.1％MB的钒含量，其中如本句中所使用的“约”为正负0.01％MB。例如，耐磨耐蚀钢组合物可以包括0.01％MB，或0.025％MB，或0.05％MB，或0.075％MB，或.1％MB的钒含量。耐磨耐蚀钢组合物可以包括从约0.01％MB至约0.1％MB的钒含量，其中如本句中所使用的“约”为正负0.01％MB。例如，耐磨耐蚀钢组合物可以包括0.01％MB，或0.025％MB，或0.05％MB，或0.075％MB，或.1％MB的钒含量。耐磨耐蚀钢组合物可以包括从约0.0001％MB至约0.1％MB的钛含量，其中如本句中所使用的“约”为正负0.01％MB。例如，耐磨耐蚀钢组合物可以包括0.0001％MB，或0.025％MB，或0.05％MB，或0.075％MB，或.1％MB的钛含量。耐磨耐蚀钢组合物可以包括从约0.02％MB至约0.07％MB的氮含量，其中如本句中所使用的“约”为正负0.01％MB。例如，耐磨耐蚀钢组合物可以包括0.02％MB，或0.04％MB，或0.05％MB，或0.06％MB，或.07％MB的氮含量。

*所有值均以质量基准(MB)提供。

*所有值均以质量基准(MB)提供。

当与碳合金钢相比时，耐磨耐蚀钢组合物可具有增强的耐磨性、耐腐蚀性或其组合。在一些实施例中，与碳钢合金相比，耐磨耐蚀钢组合物可具有延长的寿命。例如，与暴露于相同条件下的碳钢合金相比，耐磨耐蚀钢组合物可具有比其碳钢合金对应物长至少10％、长至少25％，或长至少50％，或长至少100％，或长至少125％，或长至少150％，或长至少200％，或长至少250％，或长至少300％，或长至少350％，或长至少400％，或长至少450％，或长至少500％的平均寿命。在一些实施例中，当暴露于压裂流体或压裂流体的组分时，耐磨耐蚀钢展现出比碳钢合金对应物长至少10％到长至少500％的范围的平均寿命。

根据一些实施例，与具有由碳钢合金制成的一个或多个部件的对应水力压裂泵相比，具有由所公开的耐磨耐蚀钢组合物制成的一个或多个部件的水力压裂泵可具有长至少10％至长至少500％的平均寿命。

与暴露于相同条件下的碳钢合金相比，耐磨耐蚀钢组合物可以展现出更少的点状腐蚀(指示腐蚀)。例如，与其碳合金钢对应物相比，耐磨耐蚀钢组合物可以展现出少至少5％，或至少10％，或至少15％，或至少20％，或至少25％，或至少30％，或至少35％，或至少40％，或至少45％，或至少50％的点状腐蚀。根据一些实施例，与具有由碳钢合金制成的一个或多个部件的对应水力压裂泵相比，具有由所公开的耐磨耐蚀钢组合物制成的一个或多个部件的水力压裂泵可以展现从少至少5％到少至少50％的点状腐蚀。

在一些实施例中，腐蚀物可以包括压裂流体、酸、碱和其组合。腐蚀物可以包括酸，所述酸包括盐酸、硫酸、硝酸、铬酸、乙酸和氢氟酸中的至少一种。在一些实施例中，腐蚀物包括碱，所述碱包括氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠及其组合。根据一些实施例，点状腐蚀可至少部分地由对暴露于具有约1微米至约3000微米或更大尺寸范围的颗粒(例如，砂)的响应引起。颗粒可以具有约1微米，或约10微米，或约20微米，或约30微米，或约40微米，或约50微米，或约60微米，或约70微米，或约80微米，或约90微米，或约100微米的大小，其中约包括正负5微米。颗粒可具有约100微米，或约300微米，或约600微米，或约900微米，或约1200微米，或约1500微米，或约1800微米，或约2100微米，或约2400微米，或约2700微米，或约3000微米的大小，其中约包括正负150微米。

与碳合金钢对应物相比，耐磨耐蚀钢组合物可以展现平均寿命、较少的点状腐蚀或其组合。

耐磨耐蚀钢组合物可具有小于不锈钢对应物的制造成本。例如，耐磨耐蚀钢组合物可以具有比具有相当的寿命和/或耐磨耐蚀特性的不锈钢组合物低至少5％，或低至少10％，或低至少15％，或低至少20％，或低至少30％，或低至少40％，或低至少50％，或低至少60％的制造成本。根据一些实施例，与具有由不锈钢组合物制成的一个或多个部件的对应水力压裂泵相比，具有由所公开的耐磨耐蚀钢组合物制成的一个或多个部件的水力压裂泵可具有低至少5％到低至少60％的制造成本。

在一些实施例中，当按每平均工作小时数的成本计值时，耐磨耐蚀钢组合物可以具有比不锈钢组合物低至少5％，或低至少10％，或低至少15％，或低至少20％，或低至少30％，或低至少40％，或低至少50％，或低至少60％的制造成本。

根据一些实施例，与具有由不锈钢组合物制成的一个或多个部件的对应水力压裂泵相比，当按每平均工作小时数的成本计值时，具有由所公开的耐磨耐蚀钢组合物制成的一个或多个部件的水力压裂泵可具有低至少5％到低至少60％的制造成本。例如，如果不锈钢组合物在每磅3美元的成本下具有2000个工作小时数的寿命。则不锈钢组合物的成本为每小时0.0015美元。

在一些实施例中，当与碳钢合金对应物相比时，耐磨耐蚀钢组合物可具有降低的共析反应。

本公开进一步涉及由耐磨耐蚀钢组合物构成的水力压裂泵和泵部件。图1示出了水力压裂泵100的基本部件。大体上，水力压裂泵100由动力端组件105和流体端组件110构成。动力端组件105驱动柱塞115的往复运动，并且流体端组件110将压裂流体流从泵引导到通向井孔的导管。如图1所示，基本动力端组件105的部件包括框架120、曲轴125、连杆130、肘销135、十字头140、十字头壳155、短抽油杆145、短抽油杆夹具150和柱塞115。

如图1中所公开，曲轴125在容纳于框架120内时由诸如发动机的动力源旋转。一个或多个连杆130具有可旋转地安装到曲轴125的端部，其中每个连杆130的相对端部枢转地连接到十字头140。曲轴125的旋转运动由十字头140转换成线性运动。每个十字头140往复移动地承载在静止的十字头壳155内。短抽油杆145附接到与曲轴125相对的十字头140的端部。柱塞115由短抽油杆夹具150安装到短抽油杆145的端部。短抽油杆145在流体端组件的缸内移动或冲撞柱塞115。肘销135或活塞销将柱塞115固定到连杆130，并且提供轴承，以使连杆130随柱塞115移动而枢转。

如图1中所示，基本流体端组件110的部件包括缸体160、排出盖165、阀170、172、抽吸开孔175、177、弹簧180、182、阀止挡件185、填料190、流体缸195、盖197和进入口199。填料190和缸体160构造成接收来自水力压裂泵100的动力端组件105侧的柱塞115。柱塞115的插入和移除在流体端组件110的部件内产生正和负的压力负载，所述正和负的压力负载从储集器汲取低压压裂流体，并且然后将其转换成高压压裂流体，所述高压压裂流体通过排出盖165清除以由井孔接收。柱塞115的上行行程给弹簧180施加压力，所述弹簧打开阀170并且允许通过进入口199接收低压压裂流体。压裂流体行进通过进入口199，然后行进通过抽吸开孔175并且进入流体端组件110的主体中。盖197充当柱塞115的止挡点。阀止挡件185提供阀170的最大打开位置的止挡点执行器，阀包括阀体和阀座。柱塞115的下行行程关闭阀170并且打开阀172。现在的高压压裂流体可以行进通过打开的阀172、流体缸19和排出盖165，以沿着井孔向下输送，以在深岩层中产生裂缝以刺激天然气、石油和盐水的流动。

总的来说，当如图1所示的水力压裂泵的流体端组件暴露于高压流体和砂时，部件开始劣化，导致点状腐蚀。图2示出了由于压裂流体端组件暴露于磨蚀和腐蚀性组分而对水力压裂泵部件进行的点状腐蚀。泵部件的点状腐蚀导致压力不规则，并且导致压力集中区域。例如，随着点状腐蚀变大，高压流体聚集在点状腐蚀位置中，从而产生特定压力点或集中应力区域，这导致作为点状腐蚀部位的劣化加重。另外，随着点状腐蚀和集中应力区域的积累，整体系统压力可能受到影响，导致性能劣化。背压的累积或简单的磨损引起泵的密封件和金属部件劣化，导致流体泄漏和泵故障。另外，由暴露于压裂流体造成的水力压裂泵部件的常见故障是疲劳开裂，其中部件由于过度压力加载而出现故障。疲劳开裂可在部件的表面或在内部部位处引发。其可通过表面缺陷(如上述点状腐蚀)引发。另外，开裂的常见部位在流体端组件内的相交开孔处。诸如阀座的其它部件通常在流体端组件的阀内部开裂。

图3示出了根据本公开的特定示例性实施例的水力压裂泵300的前部透视图，其中水力压裂泵300包括包含如本文所述的耐磨耐蚀钢组合物的部件。水力压裂泵300的任何部件可由耐磨耐蚀钢组合物制成，所述耐磨耐蚀钢组合物包括但不限于曲柄壳322、流体端组件310、动力端组件305、盖397和进入口399。

如图3中所示，水力压裂泵300包括流体端组件310。流体端组件可设计成具有各种构造。例如，图4A和图4B示出了根据本公开的特定示例性实施例的不同流体端组件设计的透视图。如图4A中所示，流体端组件400可以是无凹槽的，并且具有阀止挡件402设计，所述阀止挡件锁定在流体缸开孔495中的脊下方，并且由抽吸盖497中的杆404保持就位。无凹槽设计可理想地减少导致阀泄漏通过的冲刷或腐蚀的发生。无凹槽设计可以防止趋于开始在凹槽中形成的应力裂缝。无凹槽设计可以允许增加的泵送持续时间、压力和流速。另外，在一些实施例中，流体端组件可以具有凹槽抽吸开孔。如图4B中所示，流体端组件401可包括凹槽抽吸开孔491，所述凹槽抽吸开孔利用翼式阀止挡件493，所述翼式阀止挡件通过机加工到抽吸开孔491中的凹槽497锁定就位。图4A和图4B中所示的流体端组件的任何部件可由耐磨耐蚀钢组合物制成。

当与由碳合金钢构成的相当的水力压裂泵部件(下文称为碳合金泵部件)相比时，由耐磨耐蚀钢组合物构成的水力压裂泵部件(例如，流体端组件，下文称为耐磨耐蚀泵部件)可具有增强的耐磨性、耐腐蚀性或其组合。在一些实施例中，与碳合金泵部件相比，耐磨耐蚀泵部件(例如，流体端组件)可具有延长的寿命。例如，与暴露于相同条件下的碳合金泵部件相比，耐磨耐蚀泵部件可具有比其碳合金对应物长至少10％、长至少25％，或长至少50％，或长至少100％，或长至少125％，或长至少150％，或长至少200％，或长至少250％，或长至少300％，或长至少350％，或长至少400％，或长至少450％，或长至少500％的平均寿命。

与暴露于相同条件下的碳合金泵部件相比，耐磨耐蚀泵部件可能展现出更少的点状腐蚀(指示腐蚀)。例如，与其碳合金钢对应物相比，耐磨耐蚀泵部件可以展现出少至少5％，或至少10％，或至少15％、或至少20％，或至少25％，或至少30％，或至少35％，或至少40％，或至少45％，或至少50％的点状腐蚀。

与碳合金泵部件相比，耐磨耐蚀泵部件可以展现平均使用寿命、较少的点状腐蚀或其组合。

耐磨耐蚀泵部件可以具有低于由不锈钢构成的对应泵部件(下文称为不锈钢泵部件)的制造成本。例如，耐磨耐蚀泵部件可以具有比具有相当的寿命和/或耐磨耐蚀特性的不锈钢泵部件低至少5％，或低至少10％，或低至少15％，或低至少20％，或低至少30％，或低至少40％，或低至少50％，或低至少60％的制造成本。在一些实施例中，当按每平均工作小时数的成本计值时，耐磨耐蚀泵部件可以具有比不锈钢泵部件低至少5％，或低至少10％，或低至少15％，或低至少20％，或低至少30％，或低至少40％，或低至少50％，或低至少60％的制造成本。例如，如果不锈钢泵部件在每磅3美元的成本下具有2000个工作小时数的寿命。则不锈钢泵部件的成本为每小时0.0015美元。

受益于本公开的本领域技术人员将理解，在不脱离包含在本申请中的说明书的情况下，可以设想其它等效或备选的组合物、装置和包含具有屏障元件砂分离器的水力压裂泵系统的公开钢部件。因此，如所示和所描述的实施本公开的方式仅解释为说明性的。

在不脱离本公开的范围的情况下，本领域技术人员可以在零件的形状、尺寸、数量和/或布置上作出各种改变。例如，连杆的位置和数量可以变化。在一些实施例中，柱塞可以是可互换的。另外，装置和/或系统的大小可以按比例放大或缩小以适应从业者的需求和/或期望。根据一些实施例，每个公开的过程、系统、方法和方法步骤可以与任何其它公开的方法或方法步骤相关联地执行，并且以任何顺序执行。在出现动词“可”时，其旨在传达可选和/或允许状况，但除非另外指明，其使用并不旨在暗示任何缺乏可操作性。当使用诸如“具有”或“包括”的开放术语时，本领域的普通技术人员将认识到，所公开的特征或步骤可选地可以与另外的特征或步骤组合。此类选项可能不被行使，并且实际上，在一些实施例中，所公开的系统、组合物、设备和/或方法可排除本申请中所公开的特征之外的任何其它特征或步骤。可以根据期望或需要包括或排除未列举的元件、组合物、装置、系统、方法和方法步骤。本领域技术人员可以对制备和使用本公开的组合物、装置和/或系统的方法进行各种改变。

另外，在已经提供范围的情况下，所公开的端点可以按照特定实施例的期望或要求来处理为精确值和/或近似值。在端点为近似值的情况下，灵活性程度可以与范围的数量级成比例地变化。例如，一方面，在约5至约50的范围内的上下文中约50的范围端点可包括50.5，但不包括52.5或55，并且另一方面，在约0.5至约50的上下文中约50的范围端点可包括55，但不包括60或75。另外，在一些实施例中，可能期望混合和匹配范围端点。另外，在一些实施例中，所公开的每个附图(例如，在实例、表格和/或附图中的一个或多个中)可以形成范围的基础(例如，描绘值+/-约10％、描绘值+/-约50％、描绘值+/-约100％)和/或范围端点。关于前者，实例、表和/或附图中所描绘的50的值可形成例如约45至约55、约25至约100和/或约0至约100的范围的基础。公开的百分比是体积百分比，除非另外指明。

所公开的钢水力压裂泵的全部或一部分可以构造和布置成一次性的、可维修的、可互换的和/或可更换的。这些等同物和备选方案连同明显的改变和修改旨在包括在本公开的范围内。因此，前述公开内容旨在说明但不限制如所附权利要求所示的本公开的范围。

名称、摘要、背景和标题是根据法规和/或为了方便读者而提供的。它们不包括对现有技术的范围和内容的承认，并且也不包括适用于所有公开实施例的限制。

Claims

1.一种耐磨耐蚀钢组合物，包括从约1.75％MB至约5.75％MB的镍含量。

2.根据权利要求1所述的耐磨耐蚀钢组合物，其进一步包括以下至少一种：

从约0.07％MB至约0.17％MB的碳含量；

从约0.3％MB至约0.6％MB的锰含量；

从约8％MB至约10％MB的铬含量；

小于约0.5％MB的铜含量；

小于约0.02％MB的硫含量；

小于约1％MB的硅含量；

小于约0.04％MB的磷含量；

从约0.5％MB至约2％MB的钼含量；

从约0.01％MB至约0.1％MB的铌含量；

从约0.01％MB至约0.1％MB的钒含量；

从约0.0001％MB至约0.1％MB的钛含量；

从约0.02％MB至约0.07％MB的氮含量；以及

小于约0.1％MB的铝含量。

3.根据权利要求1所述的耐磨耐蚀钢组合物，其中所述镍含量在从约2.0％MB至约4.1％MB的范围内。

4.根据权利要求1所述的耐磨耐蚀钢组合物，其中当暴露于腐蚀物时，所述耐磨耐蚀钢展现出比碳合金钢对应物少约5％至约50％的点状腐蚀。

5.根据权利要求1所述的耐磨耐蚀钢组合物，其中当暴露于压裂流体时，所述耐磨耐蚀钢展现出比碳钢合金对应物长至少10％到长至少500％的范围的平均寿命。

6.一种包括流体端组件的水力压裂泵，所述流体端组件包括：

缸体，所述缸体构造成接收来自动力端组件的相应柱塞；

抽吸开孔，所述抽吸开孔构造成容纳阀体、阀座和弹簧；以及

弹簧保持器，

其中所述缸体、所述抽吸开孔和所述弹簧保持器中的至少一个包括钢组合物，所述钢组合物包括：

从约1.75％MB至约5.75％MB的镍含量。

7.根据权利要求6所述的水力压裂泵，其中所述钢组合物进一步包括以下至少一种：

从约0.07％MB至约0.17％MB的碳含量；

从约0.3％MB至约0.6％MB的锰含量；

从约8％MB至约10％MB的铬含量；

小于约0.5％MB的铜含量；

小于约0.02％MB的硫含量；

小于约1％MB的硅含量；

小于约0.04％MB的磷含量；

从约0.5％MB至约2％MB的钼含量；

从约0.01％MB至约0.1％MB的铌含量；

从约0.01％MB至约0.1％MB的钒含量；

从约0.0001％MB至约0.1％MB的钛含量；

从约0.02％MB至约0.07％MB的氮含量；以及

小于约0.1％MB的铝含量。

8.根据权利要求6所述的水力压裂泵，其中所述镍含量在从约2.0％MB至约4.1％MB的范围内。

9.根据权利要求6所述的水力压裂泵，其中所述流体端组件是无凹槽的。

10.根据权利要求9所述的水力压裂泵，进一步包括构造成配合到所述抽吸开孔中的抽吸盖和通过杆附接到所述抽吸盖的阀止挡件，所述阀止挡件构造成锁定在流体缸开孔中的脊下方。

11.根据权利要求6所述的水力压裂泵，其中所述抽吸开孔包括凹槽。

12.根据权利要求11所述的水力压裂泵，进一步包括构造成通过所述凹槽锁定就位的翼式阀止挡件。

13.一种水力压裂泵，包括流体端组件和动力端组件，所述动力端组件包括：

曲轴；

框架；

连接到所述曲轴的连杆；

十字头；以及

连接到所述连杆的柱塞；

其中所述曲轴、所述框架、所述连杆、所述十字头和所述柱塞中的至少一个包括耐磨耐蚀钢组合物，所述耐磨耐蚀钢组合物包括：

从约1.75％MB至约5.75％MB的镍含量。

14.根据权利要求13所述的水力压裂泵，其中所述耐磨耐蚀钢组合物进一步包括以下至少一种：

从约0.07％MB至约0.17％MB的碳含量；

从约0.3％MB至约0.6％MB的锰含量；

从约8％MB至约10％MB的铬含量；

小于约0.5％MB的铜含量；

小于约0.02％MB的硫含量；

小于约1％MB的硅含量；

小于约0.04％MB的磷含量；

从约0.5％MB至约2％MB的钼含量；

从约0.01％MB至约0.1％MB的铌含量；

从约0.01％MB至约0.1％MB的钒含量；

从约0.0001％MB至约0.1％MB的钛含量；

从约0.02％MB至约0.07％MB的氮含量；以及

小于约0.1％MB的铝含量。

15.一种用于柱塞泵设备的流体端块组件，流体端组件包括：

缸体，所述缸体构造成接收来自动力端的相应柱塞；

抽吸开孔，所述抽吸开孔构造成容纳阀体、阀座、弹簧；以及

弹簧保持器，

其中所述缸体、所述柱塞、所述抽吸开孔、所述阀体、所述阀座、所述弹簧、所述弹簧保持器中的至少一个包括耐磨耐蚀钢组合物，所述耐磨耐蚀钢组合物包括从约1.75％MB至约5.75％MB的镍含量。

16.根据权利要求15所述的流体端块组件，其中所述耐磨耐蚀钢组合物进一步包括以下至少一种：

从约0.07％MB至约0.17％MB的碳含量；

从约0.3％MB至约0.6％MB的锰含量；

从约8％MB至约10％MB的铬含量；

小于约0.5％MB的铜含量；

小于约0.02％MB的硫含量；

小于约1％MB的硅含量；

小于约0.04％MB的磷含量；

从约0.5％MB至约2％MB的钼含量；

从约0.01％MB至约0.1％MB的铌含量；

从约0.01％MB至约0.1％MB的钒含量；

从约0.0001％MB至约0.1％MB的钛含量；

从约0.02％MB至约0.07％MB的氮含量；以及

小于约0.1％MB的铝含量。

17.根据权利要求15所述的水力压裂泵，其中所述流体端组件是无凹槽的。

18.根据权利要求17所述的水力压裂泵，进一步包括构造成配合到所述抽吸开孔中的抽吸盖和通过杆附接到所述抽吸盖的阀止挡件，所述阀止挡件构造成锁定在流体缸开孔中的脊下方。

19.根据权利要求15所述的水力压裂泵，其中所述抽吸开孔包括凹槽。

20.根据权利要求19所述的水力压裂泵，进一步包括构造成通过所述凹槽锁定就位的翼式阀止挡件。