ISO 15136-2:2006

Petroleum and natural gas industries — Progressing cavity pump systems for artificial lift — Part 2: Surface-drive systems

ISO 15136-2:2006 provides requirements for the design, design verification and validation, manufacturing and data control, performance ratings and repair of progressing cavity pump surface drive systems for use in the petroleum and natural gas industry. ISO 15136-2:2006 is applicable to those products meeting the definition of surface drive systems. Additionally, informative annexes provide information on brake system selection, installation, and operation; and sucker rod selection and use. Equipment not covered by ISO 15136-2:2006, unless integral by design, includes bottom drive systems, sucker rods, polished rod clamps, stuffing boxes, electrical controls, instrumentation, external power transmission devices, auxiliary equipment, such as belts, sheaves and equipment guards. These items might or might not be covered by other International Standards.

Industries du pétrole et du gaz naturel — Pompes de fond à cavités progressantes pour activation des puits — Partie 2: Systèmes d'entraînement en surface

L'ISO 15136-2:2006 fournit des exigences applicables à la conception, à la vérification et à la validation de la conception, à la fabrication et à la maîtrise des données, aux caractéristiques nominales de fonctionnement et à la réparation des systèmes d'entraînement en surface de pompes à cavités progressantes à l'usage de l'industrie du pétrole et du gaz naturel. Elle est applicable aux produits répondant à la définition de systèmes d'entraînement en surface. Des annexes informatives fournissent en outre des informations sur la sélection, l'installation et le fonctionnement des systèmes de freinage, ainsi que sur la sélection et l'utilisation des tiges de pompage. Les équipements non couverts par l'ISO 15136-2:2006, à moins qu'ils n'en soient partie intégrante par conception, comprennent les systèmes d'entraînement en fond de puits, les tiges de pompage, les dispositifs de serrage de tiges polies, les boîtes à garniture (presse-étoupe), les commandes électriques, l'instrumentation, les dispositifs extérieurs de transmission d'énergie, le matériel auxiliaire tel que courroies, poulies et protecteurs d'équipements. Ces éléments pourraient être couverts ou non par d'autres Normes internationales.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 16-May-2006
• ICS: 75.180.10 - Exploratory, drilling and extraction equipment
• Technical Committee: ISO/TC 67/SC 4 - Drilling and production equipment
• Drafting Committee: ISO/TC 67/SC 4/WG 4 - Production equipment
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Completion Date: 31-Jan-2023

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15136-2
First edition
2006-06-01

Petroleum and natural gas industries —
Progressing cavity pump systems for
artificial lift —
Part 2:
Surface-drive systems
Industries du pétrole et du gaz naturel — Pompes de fond à cavité
progressive pour activation des puits —
Partie 2: Systèmes d'entraînement en surface




Reference number
ISO 15136-2:2006(E)
©
ISO 2006

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ISO 15136-2:2006(E)
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ISO 15136-2:2006(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Abbreviated terms . 5
5 Functional specification. 6
5.1 General. 6
5.2 Surface-drive system type selection . 6
5.3 Functional characteristics . 6
5.4 Environmental compatibility. 7
5.5 Compatibility with related well equipment. 7
5.6 Design validation and product functional testing . 7
5.7 Quality control documentation. 7
6 Technical specification . 8
6.1 General requirements. 8
6.2 Technical characteristics. 8
6.3 Design criteria . 8
6.4 Design verification. 10
6.5 Design validation . 10
6.6 Product functional test. 10
6.7 Additional testing. 11
6.8 Allowable design changes. 11
6.9 Design scaling. 11
7 Supplier requirements. 11
7.1 General. 11
7.2 Documentation and data control. 11
7.3 Product identification. 13
7.4 Quality control documentation. 13
7.5 Design verification. 17
7.6 Product functional testing . 17
8 Repair. 17
9 Preparation for shipment . 17
10 Product application changes. 17
Annex A (normative) Requirements for elastomers and non-metallic materials . 18
Annex B (informative) Brake system evaluation method. 20
Annex C (informative) Installation guidelines . 34
Annex D (informative) Operation guidelines . 36
Annex E (informative) Equipment selection guidelines . 38
Annex F (informative) User/purchaser functional specification form. 39
Annex G (informative) Brake system test methods . 41
Annex H (informative) Selection and use of sucker rods in PCP rotary pumping applications . 44
Bibliography . 49
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ISO 15136-2:2006(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 15136-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore structures
for petroleum, petrochemical and natural gas industries, Subcommittee SC 4, Drilling and production
equipment.
ISO 15136 consists of the following parts:
⎯ Downhole equipment for petroleum and natural gas industries — Progressing cavity pump systems for
artificial lift — Part 1: Pumps
⎯ Petroleum and natural gas industries — Progressing cavity pump systems for artificial lift — Part 2:
Surface-drive systems

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ISO 15136-2:2006(E)
Introduction
This part of ISO 15136 has been developed by users/purchasers and suppliers/manufacturers of progressing
cavity pump surface-drive systems and is intended for use in the petroleum and natural gas industry
worldwide. ISO 15136-2 provides requirements and information to both parties in the selection, manufacturing,
testing, and using progressing cavity pump surface-drive systems as defined in the scope. Further,
ISO 15136-2 addresses supplier requirements, which set the minimum parameters with which suppliers shall
comply to claim conformity with this International Standard.
ISO 15136-2 has been structured to allow for grades of increased requirements in quality control
documentation. These variations allow the user/purchaser to select the grade that is required for a specific
application.
There are two quality control documentation grades, which provide the user/purchaser the choice of
requirements to meet their preference or application. Quality control documentation grade Q2 is the standard
grade offered and quality control documentation grade Q1 provides additional documentation. Additional
requirements can be specified by the user/purchaser as supplemental requirements.
Users of this International Standard should be aware that requirements above those outlined in this
International Standard may be needed for individual applications. This International Standard is not intended
to inhibit a supplier/manufacturer from offering, or the user/purchaser from accepting, alternative equipment or
engineering solutions. This may be particularly applicable where there is innovative or developing technology.
Where an alternative is offered, the vendor should identify any variations from this part of ISO 15136-2 and
provide details.

© ISO 2006 – All rights reserved v

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15136-2:2006(E)

Petroleum and natural gas industries — Progressing cavity
pump systems for artificial lift —
Part 2:
Surface-drive systems
1 Scope
This part of ISO 15136 provides requirements for the design, design verification and validation, manufacturing
and data control, performance ratings and repair of progressing cavity pump surface-drive systems for use in
the petroleum and natural gas industry. This part of ISO 15136 is applicable to those products meeting the
definition of surface-drive systems. Additionally, informative annexes provide information on brake system
selection, installation, and operation; and sucker rod selection and use.
Equipment not covered by this part of ISO 15136, unless integral by design, includes bottom drive systems,
sucker rods, polished rod clamps, stuffing boxes, electrical controls, instrumentation, external power
transmission devices, auxiliary equipment, such as belts, sheaves and equipment guards. These items might
or might not be covered by other International Standards.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 2859-1, Sampling procedures for inspection by attributes — Part 1: Sampling schemes indexed by
acceptance quality level (AQL) for lot-by-lot inspection
ISO 2859-2, Sampling procedures for inspection by attributes — Part 2: Sampling plans indexed by limiting
quality (LQ) for isolated lot inspection
ISO 3601-1, Fluid power systems — O-rings — Part 1: Inside diameters, cross-sections, tolerances and size
identification code
ISO 3601-3, Fluid power systems — O-rings — Part 3: Quality acceptance criteria
ISO 6506-1, Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method
ISO 6507-1, Metallic materials — Vickers hardness test — Part 1: Test method
ISO 6508-1, Metallic materials — Rockwell hardness test — Part 1: Test method (Scales A, B, C, D, E, F, G,
H, K, N, T)
ISO 9000, Quality management systems — Fundamentals and vocabulary
ISO 9712, Non-destructive testing — Qualification and certification of personnel
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ISO 15136-2:2006(E)
ISO 15156 (all parts), Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H S-containing
2
environments in oil and gas production
ASTM A370, Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products
ASTM D1415, Standard Test Method for Rubber Property — International Hardness
ASTM D2240, Standard Test Method for Rubber Property — Durometer Hardness
ASTM E140, Standard Hardness Conversion Tables for Metals Relationship Among Brinell Hardness, Vickers
Hardness, Rockwell Hardness, Superficial Hardness, Knoop Hardness, and Scleroscope Hardness
MIL STD 105E, Sampling Procedures and Tables for Inspection by Attributes
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 9000 and the following apply.
3.1
applied torque
torque that is applied to the top of the drive string by the surface-drive system
3.2
auxiliary equipment
equipment or components that are outside the scope of this part of ISO 15136 and are typically selected
and/or installed by the user/purchaser; examples are sheaves and belts, motors, polished rod clamps, guards,
motor controllers and torque limiting devices
3.3
axial-load capacity
maximum allowable load that can be supported by the structure independent of auxiliary equipment
capabilities
3.4
backspin
process by which the progressing cavity pump, the drive string and the power train turn in the direction
opposite to normal operation and which is driven by the release of the torsional and fluid potential energy
3.5
backspin-resisting torque
torque applied to the drive string to resist backspin
3.6
brake-engagement speed
rotational speed at which the brake system engages during backspin
3.7
bottom-drive system
PCP drive system utilizing a downhole prime mover
3.8
brake system
system that provides controlled resistance to backspin
3.9
drive string
device transmitting power (usually sucker rods) between the surface-drive system and the PCP
2 © ISO 2006 – All rights reserved

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ISO 15136-2:2006(E)
3.10
dynamic fluid level
depth from the wellhead to the top of the liquid column in the casing-tubing annulus under dynamic conditions
3.11
direct drive
type of surface-drive system with no internal gear reduction
3.12
driver sheave
pulley mounted on the prime mover shaft in belt driven surface-drive systems
3.13
driven sheave
pulley mounted on the main shaft in belt-driven surface-drive systems
3.14
flow rate
volume of fluid pumped per unit of time
3.15
fluid potential energy
energy stored in the production system due to the difference in fluid levels between the production tubing and
the tubing-casing annulus
3.16
fluid head
pressure exerted by the fluid above the downhole pump
3.17
friction torque
resistance to rotation of the drive string (inside the tubing) and the rotor (inside the stator) that is dependent
upon factors including (but not limited to) well depth and trajectory, pump geometry and interference fit
between rotor and stator, and stuffing box characteristics
3.18
gear-reduction drive
type of surface-drive system with an internal gear reduction
3.19
heat capacity
total energy absorbed by the surface-drive system divided by the change in surface-drive system temperature
3.20
heat dissipation rate
rate at which energy is dissipated from the surface-drive system to its surroundings in the form of heat
3.21
hydraulic drive
type of surface-drive system powered by a hydraulic prime mover
3.22
hydraulic torque
torque induced by the differential pressure across the PCP acting on its effective cross-sectional area
3.23
input power rating
maximum allowable power, which may be supplied to the surface-drive system
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ISO 15136-2:2006(E)
3.24
job lot
batch of material or components that have undergone the same process or series of processes
3.25
job-lot traceability
the ability of parts to be identified as originating from a job lot which identifies the included heat(s)
3.26
main shaft
central shaft of the surface drive that is connected to the drive string
3.27
maximum backspin speed
maximum speed allowed at the main shaft that will not compromise the integrity of the surface-drive system or
auxiliary equipment
3.28
maximum dynamic fluid level
maximum operating fluid level in the annulus as measured from the surface that ensures that, after a
shutdown, the rotating speed does not exceed the maximum backspin speed for the surface-drive system
3.29
maximum operating torque
maximum allowable operating torque applied at the main shaft as specified by the supplier/manufacturer
3.30
moment of inertia
ratio of the torque applied to the rotating components of the surface-drive system divided by the angular
acceleration of those components about a common axis
3.31
operating speed range
range defined by the minimum and maximum operating speeds for the surface-drive system as specified by
the supplier/manufacturer
3.32
operating temperature range
range defined by the minimum and maximum operating temperatures for the surface-drive system as
specified by the supplier/manufacturer
3.33
polished-rod stick-up
length of polished rod extending above the top of the polished rod clamp
3.34
power train
components of the surface-drive system and auxiliary equipment which transmit power from the prime mover
into the drive string
NOTE Includes belts, sheaves, gears, direct coupling or other combinations to achieve the required output.
3.35
prime mover
motor (typically hydraulic, electric or internal combustion) providing the torque to the power train
4 © ISO 2006 – All rights reserved

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ISO 15136-2:2006(E)
3.36
production system
assembly of equipment that includes the downhole pump, drive string, production tubing, well casing, surface-
drive system, and auxiliary equipment
3.37
progressing cavity pump
pump consisting of a stator and rotor whose geometry of assembly is such that it creates two or more series of
lenticular, spiral, separated cavities
3.38
repair
activities that include disassembly, re-assembly and testing with or without the replacement of parts and can
include, machining, welding, heat treating or other manufacturing operations
3.39
surface-drive system
assembly of equipment that, when installed, transmits torque from a prime mover into a progressing cavity
pump drive string, supports the loads transmitted by the drive string and controls backspin of the drive string
as applicable
3.40
thrust bearing
device within a surface-drive system that supports the axial load transmitted by the drive string while allowing
it to rotate
3.41
thrust-bearing rating
bearing manufacturer’s published statistical ratings that serve as guidelines in the prediction of bearing life
expectancies under given conditions
3.42
torque-limiting device
device that prevents the surface-drive system from applying a torque to the drive string greater than a
prescribed value
3.43
torsional energy
energy stored in the drive string due to torque-induced elastic deformation
4 Abbreviated terms
ANSI American National Standards Institute
ASME American Society of Mechanical Engineers
ASTM American Society for Testing and Materials
AQL Acceptance quality limit
IEC International Electrotechnical Commission
mo month
NACE National Association of Corrosion Engineers
NDE Nondestructive examination
PCP Progressing cavity pump
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ISO 15136-2:2006(E)
SAE Society of Automotive Engineers
SNT (ASNT) American Society for Nondestructive Testing
yr year
5 Functional specification
5.1 General
The user/purchaser shall prepare a functional specification to order products which conform to this part of
ISO 15136 and shall specify the following requirements and operating conditions as appropriate, and/or
identify the supplier’s/manufacturer’s specific product. This information is used by the supplier/manufacturer to
recommend the surface-drive systems and/or components for the application. These requirements and
operating conditions may be conveyed by means of a dimensional drawing, data sheet, or other suitable
communication in a format that conforms to this part of ISO 15136. An example of a functional specification
form for this information is provided as Annex F.
The user/purchaser shall ensure that the expected operating axial load, torque, speed, surface-drive system
temperature, power and braking requirements (where required) do not exceed the surface-drive system's
ratings. The maximum operating torque and the maximum dynamic fluid level are a function of the ability of
the surface-drive system to dissipate the energy stored in the production system after a shutdown, and may
be determined by using the data provided with the surface-drive technical specifications in an analytical
backspin model, such as the one described in Annex B.
5.2 Surface-drive system type selection
The user/purchaser shall select a drive system type (exclusive of prime mover type):
a) gear-reduction drive;
b) direct drive;
c) hydraulic drive.
5.3 Functional characteristics
5.3.1 General
The user/purchaser shall provide the operating speed and input power (torque), and axial load.
5.3.2 Application parameters
Functional characteristics are typically determined based on application parameters. These parameters may
include but are not limited to
a) anticipated flow rate, tubing head pressure at surface of produced fluid and pump intake pressure;
b) produced fluid composition (constituents, viscosity, specific gravity, temperature, et al.);
c) anticipated PCP model to be used;
d) PCP setting depth;
e) tubular sizes/weights/materials;
f) drive string diameter, type and material.
6 © ISO 2006 – All rights reserved

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ISO 15136-2:2006(E)
5.4 Environmental compatibility
User/purchaser shall specify the environmental compatibility requirements. The following are typical topics for
consideration:
a) ambient temperature;
b) surface-drive start-up temperature;
c) high ultraviolet exposure;
d) high relative humidity (high dew point);
e) dusty or sandy environment;
f) areas with unique environmental or safety concerns;
g) areas with salt spray;
h) noise considerations;
i) hazardous location classification.
5.5 Compatibility with related well equipment
The user/purchaser shall specify, where applicable, the interface connection designs and material
requirements, and external dimensional limitations, needed to assure that the product shall conform to the
intended application:
a) size, type, material, configuration and interface dimensions of the connection between the product and
other well equipment such as: stuffing box, polished rod, wellhead, et al.;
b) size, type and configuration of other products passing through or over the product such as polished rod,
sucker rods (see Annex H), et al.;
c) size, type and configuration of other products used with or in conjunction with this product;
d) proximity of unrelated equipment that can impact the delivery, installation, operation, servicing or removal
of the product;
e) wellhead-angle from the vertical;
f) prime mover interface requirements.
5.6 Design validation and product functional testing
Design validation and product functional requirements are provided for these products; the user/purchaser is
not required to select a grade for these requirements.
5.7 Quality control documentation
Two quality control documentation grades are stipulated in 7.4. The user/purchaser shall specify one of the
following quality control documentation grades. If no quality control documentation grade is specified, grade
Q2 shall be supplied.
⎯ Q1: enhanced quality control documentation requirements, which include the requirements of Q2;
⎯ Q2: standard quality control documentation requirements.
© ISO 2006 – All rights reserved 7

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ISO 15136-2:2006(E)
6 Technical specification
6.1 General requirements
The supplier/manufacturer shall prepare the technical specification that responds to the requirements defined
in the functional specification.
6.2 Technical characteristics
The following data are included, as applicable, with units of measure:
a) surface-drive system type;
b) speed range;
c) maximum operating torque;
d) axial load capacity;
e) sheave size range;
f) main shaft dimensions;
g) polished rod size capability;
h) wellhead/drive connection type;
i) main shaft type (hollow vs. solid);
j) physical dimensions and weight;
k) prime mover type and interface requirements;
l) gear reduction ratio;
m) operating temperature range;
n) responses to special requirements requested by the user/purchaser as specified in Clause 5;
o) system body maximum pressure, where applicable.
6.3 Design criteria
6.3.1 Materials
The supplier/manufacturer shall state that the defined materials have performance characteristics that are
suitable for all parameters specified in the functional specification. This applies to metallic and non-metallic
components. The supplier/manufacturer shall have documented specifications for all materials used in the
manufacture of the product.
6.3.2 Performance ratings
6.3.2.1 General
The supplier/manufacturer shall establish the performance ratings of the surface drivehead, in the product’s
operating manual as applicable for the surface-drive system based upon objective evidence and evaluation.
These include, as a minimum, the performance ratings listed below.
8 © ISO 2006 – All rights reserved

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ISO 15136-2:2006(E)
6.3.2.2 Brake system characteristics
6.3.2.2.1 General
The following parameters shall be supplied to the user/purchaser to aid in the evaluation of the suitability of
the surface-drive system for the specific application.
6.3.2.2.2 Backspin-resisting torque
Mathematical expression, typically expressed in newton metres (foot-pounds), or graphical representation of
the backspin-resisting torque, which is stated as a function of backspin speed and surface-drive system
temperature.
6.3.2.2.3 Heat-dissipation rate
Mathematical expression or graphical representation of the heat dissipation rate, which is typically expressed
in units of watts per degree Celsius (horsepower per degree Fahrenheit).
6.3.2.2.4 Heat capacity
Numeric value of the heat capacity, which is typically expressed in units of joules per degree Celsius (BTU per
degree Fahrenheit).
6.3.2.2.5 Brake-engagement speed
Numeric value of the brake system engagement speed, which is typically expressed in units of revolutions per
minute.
6.3.2.3 Moment of inertia
Numeric value of the moment of inertia, which is typically expressed in terms of square kilograms metre-
square (pounds foot-square).
6.3.2.4 Thrust-bearing rating
Numeric value of the thrust-bearing rat
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 15136-2
Première édition
2006-06-01


Industries du pétrole et du gaz naturel —
Pompes de fond à cavités progressantes
pour activation des puits —
Partie 2:
Systèmes d'entraînement en surface
Petroleum and natural gas industries — Progressing cavity pump
systems for artificial lift —
Part 2: Surface-drive systems




Numéro de référence
ISO 15136-2:2006(F)
©
ISO 2006

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ISO 15136-2:2006(F)
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Publié en Suisse

ii © ISO 2006 – Tous droits réservés

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ISO 15136-2:2006(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction.vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .2
4 Abréviations.6
5 Spécification fonctionnelle.6
5.1 Généralités .6
5.2 Sélection du type de système d'entraînement en surface .6
5.3 Caractéristiques fonctionnelles.7
5.4 Compatibilité environnementale.7
5.5 Compatibilité avec les équipements de puits correspondants .7
5.6 Validation de la conception et essais fonctionnels du produit .8
5.7 Documentation de maîtrise de la qualité .8
6 Spécification technique .8
6.1 Exigences générales.8
6.2 Caractéristiques techniques .8
6.3 Critères de conception.9
6.4 Vérification de la conception .10
6.5 Validation de la conception.10
6.6 Essai fonctionnel du produit.11
6.7 Essais supplémentaires.11
6.8 Modifications de conception admissibles .11
6.9 Mise à l'échelle de la conception.12
7 Exigences du fournisseur.12
7.1 Généralités .12
7.2 Maîtrise des documents et des données .12
7.3 Identification du produit .13
7.4 Documentation de maîtrise de la qualité .14
7.5 Vérification de la conception .18
7.6 Essais fonctionnels du produit.18
8 Réparation.18
9 Préparation pour expédition .18
10 Changement d'application du produit.18
© ISO 2006 – Tous droits réservés iii

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ISO 15136-2:2006(F)
Annexe A (normative) Exigences applicables aux élastomères et aux matériaux non métalliques.19
Annexe B (informative) Méthode d'évaluation du système de freinage .21
Annexe C (informative) Recommandations pour l'installation.35
Annexe D (informative) Recommandations d'exploitation .37
Annexe E (informative) Recommandations relatives à la sélection des équipements .39
Annexe F (informative) Formulaire de spécifications fonctionnelles de l'utilisateur/acheteur .40
Annexe G (informative) Méthodes d'essai du système de freinage.43
Annexe H (informative) Sélection et utilisation des tiges de pompage dans les applications de
pompage rotatif PCP .46
Bibliographie .51

iv © ISO 2006 – Tous droits réservés

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ISO 15136-2:2006(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 15136-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures en mer
pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel, sous-comité SC 4, Équipement de forage et de
production.
L'ISO 15136 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Industries du pétrole et du gaz
naturel — Pompes de fond à cavités progressantes pour activation des puits:
⎯ Partie 1: Pompes
⎯ Partie 2: Systèmes d'entraînement en surface
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ISO 15136-2:2006(F)
Introduction
La présente partie de l'ISO 15136 a été développée par les utilisateurs/acheteurs et les
fournisseurs/fabricants de systèmes d'entraînement en surface de pompes à cavités progressantes (PCP), à
l'usage de l'industrie mondiale du pétrole et du gaz naturel. L'ISO 15136-2 fournit les exigences et les
informations aux deux parties afin de permettre le choix, la fabrication, les essais et l'utilisation des systèmes
d'entraînement en surface de pompes à cavités progressantes telles que définies dans le domaine
d'application. Par ailleurs, l'ISO 15136-2 traite les exigences du fournisseur afin d'établir les paramètres
minimaux auxquels les fournisseurs doivent satisfaire pour revendiquer la conformité à la présente Norme
internationale.
L'ISO 15136-2 a été structurée de manière à prendre en compte des niveaux croissants d'exigences en
matière de documentation de maîtrise de la qualité. Ces variations permettent à l'utilisateur/acheteur de
sélectionner la classe exigée pour une application spécifique.
Il existe deux classes de documentation de maîtrise de la qualité, permettant à l'utilisateur/acheteur de choisir
les exigences répondant à leurs préférences ou applications. La documentation de maîtrise de la qualité de
classe Q2 est le niveau normalisé proposé et la documentation de maîtrise de la qualité de classe Q1 prévoit
une documentation supplémentaire. Des exigences additionnelles peuvent être prescrites par
l'utilisateur/acheteur comme exigences supplémentaires.
Il convient que les utilisateurs de la présente Norme internationale soient conscients du fait que des
exigences supérieures à celles décrites dans la présente Norme internationale peuvent être nécessaires pour
des applications particulières. La présente Norme internationale n'a pas pour intention d'empêcher un
fournisseur/fabricant de proposer, ou un utilisateur/acheteur d'accepter, un équipement ou une solution
'
technique différente. Cela peut notamment sappliquer dans le cas de technologies innovantes ou en cours de
développement. Lorsqu'une alternative est proposée, il convient que le vendeur identifie toute différence par
rapport à la présente partie de l'ISO 15136-2 et en fournisse les détails.

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NORME INTERNATIONALE ISO 15136-2:2006(F)

Industries du pétrole et du gaz naturel — Pompes de fond à
cavités progressantes pour activation des puits —
Partie 2:
Systèmes d'entraînement en surface
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 15136 fournit des exigences applicables à la conception, à la vérification et à la
validation de la conception, à la fabrication et à la maîtrise des données, aux caractéristiques nominales de
fonctionnement et à la réparation des systèmes d'entraînement en surface de pompes à cavités
progressantes à l'usage de l'industrie du pétrole et du gaz naturel. La présente partie de l'ISO 15136 est
applicable aux produits répondant à la définition de systèmes d'entraînement en surface. Des annexes
informatives fournissent en outre des informations sur la sélection, l'installation et le fonctionnement des
systèmes de freinage, ainsi que sur la sélection et l'utilisation des tiges de pompage.
Les équipements non couverts par la présente partie de l'ISO 15136, à moins qu'ils n'en soient partie
intégrante par conception, comprennent les systèmes d'entraînement en fond de puits, les tiges de pompage,
les dispositifs de serrage de tiges polies, les boîtes à garniture (presse-étoupe), les commandes électriques,
l'instrumentation, les dispositifs extérieurs de transmission d'énergie, le matériel auxiliaire tel que courroies,
poulies et protecteurs d'équipements. Ces éléments pourraient être couverts ou non par d'autres Normes
internationales.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables à l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document référencé (y compris les amendements) s'applique.
ISO 2859-1, Règles d'échantillonnage pour les contrôles par attributs — Partie 1: Procédures
d'échantillonnage pour les contrôles lot par lot, indexés d'après le niveau de qualité acceptable (NQA)
ISO 2859-2, Règles d'échantillonnage pour les contrôles par attributs — Partie 2: Plans d'échantillonnage
pour les contrôles de lots isolés, indexés d'après la qualité limite (QL)
ISO 3601-1, Transmissions hydrauliques et pneumatiques — Joints toriques — Partie 1: Diamètres intérieurs,
sections, tolérances et code d'identification dimensionnelle
ISO 3601-3, Transmissions hydrauliques et pneumatiques — Joints toriques — Partie 3: Critères de qualité
ISO 6506-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Brinell — Partie 1: Méthode d'essai
ISO 6507-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Vickers — Partie 1: Méthode d'essai
ISO 6508-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Rockwell — Partie 1: Méthode d'essai (échelles A, B,
C, D, E, F, G, H, K, N, T)
ISO 9000, Systèmes de management de la qualité — Principes essentiels et vocabulaire
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ISO 15136-2:2006(F)
ISO 9712, Essais non destructifs — Qualification et certification du personnel
ISO 15156 (toutes les parties), Industries du pétrole et du gaz naturel — Matériaux pour utilisation en
présence de H S dans la production de pétrole et de gaz naturel
2
ASTM A370, Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products
ASTM D1415, Standard Test Method for Rubber Property — International Hardness
ASTM D2240, Standard Test Method for Rubber Property — Durometer Hardness
ASTM E140, Standard Hardness Conversion Tables for Metals Relationship Among Brinell Hardness, Vickers
Hardness, Rockwell Hardness, Superficial Hardness, Knoop Hardness, and Scleroscope Hardness
MIL STD 105E, Sampling Procedures and Tables for Inspection by Attributes
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 9000 et les suivants
s'appliquent.
3.1
couple appliqué
couple qui est appliqué à la partie supérieure du train de tiges par le système d'entraînement en surface
3.2
matériel auxiliaire
éléments ou organes qui ne sont pas couverts par le domaine d'application de la présente partie de
l'ISO 15136 et qui sont en général choisis et/ou installés par l'utilisateur/acheteur; par exemple les poulies et
les courroies, les moteurs, les dispositifs de serrage de tiges polies, les protecteurs, les contrôleurs de moteur
et les dispositifs de limitation du couple
3.3
capacité de charge axiale
charge maximale admissible que peut supporter la structure, indépendante des capacités du matériel
auxiliaire
3.4
rétro-rotation
processus par lequel la pompe à cavités progressantes, le train de tiges et la transmission tournent dans le
sens opposé au fonctionnement normal et qui est dû à la libération de l'énergie de torsion et de l'énergie
potentielle du fluide
3.5
couple de résistance à la rétro-rotation
couple appliqué au train de tiges pour résister à la rétro-rotation
3.6
vitesse d'engagement du frein
vitesse de rotation à laquelle le système de freinage s'engage lors d'une rétro-rotation
3.7
système d'entraînement en fond de puits
système d'entraînement d'une pompe PCP utilisant une machine motrice en fond de trou
3.8
système de freinage
système qui assure une résistance maîtrisée à la rétro-rotation
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ISO 15136-2:2006(F)
3.9
train de tiges
dispositif de transmission d'énergie (en général des tiges de pompage) entre le système d'entraînement en
surface et la pompe PCP
3.10
niveau de fluide dynamique
profondeur de la tête de puits jusqu'à la partie supérieure de la colonne de liquide dans l'espace annulaire du
tube de cuvelage, dans des conditions dynamiques
3.11
transmission directe
type de système d'entraînement en surface sans démultiplication interne
3.12
poulie motrice
poulie montée sur l'arbre moteur dans des systèmes d'entraînement en surface à transmission par courroies
3.13
poulie réceptrice
poulie montée sur l'arbre principal dans des systèmes d'entraînement en surface à transmission par courroies
3.14
débit
volume de fluide pompé par unité de temps
3.15
énergie potentielle d'un fluide
énergie emmagasinée dans le système de production, due à la différence de niveaux de fluide entre la
colonne de production et l'espace annulaire du tube de cuvelage
3.16
hauteur de charge d'un fluide
pression exercée par le fluide au-dessus de la pompe en fond de trou
3.17
couple de frottement
résistance à la rotation du train de tiges (à l'intérieur de la colonne de production) et du rotor (à l'intérieur du
stator) qui dépend de facteurs comprenant (de manière non limitative) la profondeur et la trajectoire du puits,
la géométrie de la pompe et l'ajustement serré entre rotor et stator, ainsi que les caractéristiques du presse-
étoupe
3.18
entraînement démultiplicateur
type de système d'entraînement en surface comportant une démultiplication interne
3.19
capacité thermique
énergie totale absorbée par le système d'entraînement en surface, divisée par la modification de la
température du système d'entraînement en surface
3.20
taux de dissipation thermique
vitesse à laquelle l'énergie est dissipée du système d'entraînement en surface dans son environnement, sous
forme de chaleur
3.21
entraînement hydraulique
type de système d'entraînement en surface dont le générateur de force motrice est hydraulique
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ISO 15136-2:2006(F)
3.22
couple hydraulique
couple induit par la pression différentielle sur la pompe PCP agissant sur sa section transversale efficace
3.23
puissance d'entrée nominale
puissance maximale admissible qui peut être fournie au système d'entraînement en surface
3.24
lot de produits
ensemble de matériels ou d'organes qui ont subi le même processus ou série de processus
3.25
traçabilité de lot de produits
aptitude à identifier des pièces comme provenant d'un lot de produits donné qui renvoie sans équivoque au(x)
charge(s) de production incluse(s)
3.26
arbre principal
arbre central du système d'entraînement en surface qui est relié au train de tiges
3.27
vitesse maximale de rétro-rotation
vitesse maximale admissible à l'arbre principal qui ne compromettra pas l'intégrité du système d'entraînement
en surface ou du matériel auxiliaire
3.28
niveau maximal de fluide dynamique
niveau de fluide maximal en service dans l'espace annulaire, mesuré à partir de la surface et assurant
qu'après un arrêt, la vitesse de rotation ne dépasse pas la vitesse maximale de rétro-rotation pour le système
d'entraînement en surface
3.29
couple maximal en service
couple maximal admissible appliqué à l'arbre principal, comme spécifié par le fournisseur/fabricant
3.30
moment d'inertie
rapport du couple appliqué aux organes en rotation du système d'entraînement en surface divisé par
l'accélération angulaire de ces organes autour d'un axe commun
3.31
plage de vitesses de fonctionnement
plage définie par les vitesses minimale et maximale de fonctionnement du système d'entraînement en
surface, comme spécifié par le fournisseur/fabricant
3.32
plage de température de service
plage définie par les températures minimale et maximale de fonctionnement du système d'entraînement en
surface, comme spécifié par le fournisseur/fabricant
3.33
protrusion de la tige polie
longueur de tige polie dépassant au-dessus de la partie supérieure du dispositif de serrage de la tige polie
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ISO 15136-2:2006(F)
3.34
train de transmission
organes du système d'entraînement en surface et du matériel auxiliaire qui transmettent l'énergie de la
machine motrice au train de tiges
NOTE Il comprend les courroies, les poulies, les engrenages, l'accouplement direct ou toute autre combinaison
permettant d'obtenir la puissance de sortie requise.
3.35
machine motrice
moteur (en général hydraulique, électrique ou à combustion interne) fournissant le couple à la transmission
3.36
système de production
ensemble d'équipements qui comprend la pompe en fond de trou, le train de tiges, la colonne de production,
le cuvelage de puits, le système d'entraînement en surface et le matériel auxiliaire
3.37
pompe à cavités progressantes
pompe comprenant un stator et un rotor dont la géométrie d'ensemble est telle que deux ou plusieurs séries
de cavités séparées, de forme elliptique, spiralée, sont créées
3.38
réparation
activités qui incluent les opérations de démontage, de remontage et d'essai, avec ou sans remplacement de
pièces, et qui peuvent comprendre des opérations d'usinage, de soudage, de traitement thermique ou toutes
autres opérations de fabrication
3.39
système d'entraînement en surface
ensemble d'équipements qui, lorsqu'il est installé, transmet le couple d'une machine motrice à un train de
tiges de pompe à cavités progressantes, supporte les charges transmises par le train de tiges et, le cas
échéant, contrôle la rétro-rotation du train de tiges
3.40
palier de butée
dispositif dans un système d'entraînement en surface qui supporte la charge axiale transmise par le train de
tiges tout en permettant sa rotation
3.41
capacité de charge d'un palier de butée
valeurs statistiques publiées par le fabricant d'un palier et qui servent de lignes directrices pour la durée de
vie prévisible du palier dans des conditions données
3.42
dispositif de limitation de couple; limiteur de couple
dispositif qui empêche le système d'entraînement en surface d'appliquer au train de tiges un couple supérieur
à une valeur imposée
3.43
énergie de torsion
énergie emmagasinée dans le train de tiges et due à la déformation élastique induite par le couple
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ISO 15136-2:2006(F)
4 Abréviations
ANSI American National Standards Institute
ASME American Society of Mechanical Engineers
ASTM American Society for Testing and Materials
LAQ limite d'acceptation de qualité
CEI Commission Electrotechnique Internationale
mo mois
NACE National Association of Corrosion Engineers
NDE Essai/Evaluation non destructif(ve)
PCP pompe à cavités progressantes
SAE Society of Automotive Engineers
SNT (ASNT) American Society for Nondestructive Testing
an année
5 Spécification fonctionnelle
5.1 Généralités
L'utilisateur/acheteur doit préparer une spécification fonctionnelle pour commander des produits conformes à
la présente partie de l'ISO 15136 et doit préciser les exigences et les conditions de service suivantes, selon le
cas, et/ou identifier le produit spécifique du fournisseur/fabricant. Ces informations sont utilisées par le
fournisseur/fabricant pour recommander les systèmes d'entraînement en surface et/ou organes
d'entraînement en surface correspondant à l'application. Ces exigences et conditions de service peuvent être
exprimées au moyen de plans dimensionnels, de fiches techniques ou par le biais de tout autre moyen de
communication approprié, dans un format conforme à la présente partie de l'ISO 15136. L'Annexe F fournit un
exemple de formulaire de spécification fonctionnelle fournissant de telles informations.
L'utilisateur/acheteur doit s'assurer que la charge axiale de service prévue en service, le couple, la vitesse et
la température du système d'entraînement en surface, la puissance et les exigences de freinage (le cas
échéant) n'excèdent pas les caractéristiques nominales du système d'entraînement en surface. Le couple
maximal de fonctionnement et le niveau maximal de fluide dynamique sont fonction de l'aptitude du système
d'entraînement en surface à dissiper l'énergie emmagasinée dans le système de production, après un arrêt et
peut être déterminée en utilisant les données fournies avec les spécifications techniques du système
d'entraînement en surface dans un modèle analytique de rétro-rotation, comme celui décrit en Annexe B.
5.2 Sélection du type de système d'entraînement en surface
L'utilisateur/acheteur doit sélectionner un type de système d'entraînement (à l'exclusion du type de machine
motrice):
a) entraînement démultiplicateur;
b) transmission directe;
c) entraînement hydraulique.
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ISO 15136-2:2006(F)
5.3 Caractéristiques fonctionnelles
5.3.1 Généralités
L'utilisateur/acheteur doit fournir la vitesse et la puissance d'entrée (couple) en service, ainsi que la charge
axiale.
5.3.2 Paramètres de l'application
Les caractéristiques fonctionnelles sont généralement déterminées sur la base des paramètres de
l'application. Ces paramètres peuvent inclure, de manière non exhaustive:
a) le débit prévu, la pression de refoulement de la colonne de production à la surface du fluide produit et la
pression d'aspiration de la pompe;
b) la composition du fluide produit (constituants, viscosité, densité, température, etc.);
c) le modèle de pompe PCP qu'il est prévu d'utiliser;
d) la profondeur de pose de la pompe PCP dans le puits;
e) les dimensions/masses/matériaux des éléments tubulaires;
f) le diamètre, le type et le matériau des trains de tiges.
5.4 Compatibilité environnementale
L'utilisateur/acheteur doit préciser les exigences de compatibilité environnementale. Les aspects suivants sont
en général pris en compte:
a) la température ambiante;
b) la température de départ du système d'entraînement en surface;
c) l'exposition à des niveaux élevés d'ultraviolets;
d) une humidité relative élevée (point de rosée élevé);
e) un environnement poussiéreux ou chargé en sable;
f) les zones posant des problèmes particuliers en termes d'environnement ou de sécurité;
g) les zones exposées au brouillard salin;
h) les questions liées au bruit;
i) la classification de dangerosité des lieux.
5.5 Compatibilité avec les équipements de puits correspondants
L'utilisateur/acheteur doit préciser, le cas échéant, la conception des raccordements d'interface et les
exigences matérielles ainsi que les limites dimensionnelles extérieures requis pour la conformité du produit à
l'application prévue:
a) la dimension, le type, le matériau, la configuration et les dimensions d'interface du raccordement entre le
produit et d'autres matériels utilisés au niveau du puits, tels que: presse-étoupe, tige polie, tête de puits,
etc.;
b) la dimension, le type et la configuration d'autres équipements passant à travers ou au-dessus du produit,
tels que tiges polies, tiges de pompage (voir Annexe H), etc.;
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