ICS 75.020 CCSE 14
NB
中华人民共和国能源行业标准
NB/T 14020.32022
页岩气工具设备第3部分：趾端压裂滑套
Shale gas--Tools and equipment- Part 3: Toe sliding sleeve for staged fracturing
2021－11-04发布
2023一05-04实施
国家能源局 发布 NB/T 14020.3—2022
目 次
前言引言范围
1
m
1
-
规范性引用文件
2.
3术语和定义 4分类与型号 4.1分类 4.2型号表示方法 5技术要求 6性能要求 6.1 趾端压裂滑套开启压力 6.2 趾端压裂滑套延时性能 6.3 趾端压裂滑套抗外挤性能 6.4 材质性能 7加工与组装 7.1 加工 7.2 组装试验方法
2
2
2
3
3 -
3
3
8
8.1 趾端压裂滑套开启压力试验 8.2 趾端压裂滑套延时性能试验 8.3 趾端压裂滑套抗外挤性能试验 8.4 材质性能试验 9 检验 9.1 出厂检验 9.2 型式检验 9.3 判定准则 10 标志、 包装、 运输和贮存 10.1 标志 10.2 包装 10.3 运输与贮存附录A（资料性）试验数据记录表
6
F
仁
I NB/T 14020.3—2022
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是NB/T14020《页岩气工具设备》的第3部分。NB/T14020已经发布了以下部分：
第1部分：复合桥塞；第2部分：大通径桥塞；第3部分：趾端压裂滑套。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由能源行业页岩气标准化技术委员会（NEA/TC26）提出并归口。 本文件起草单位：中石化石油工程技术研究院有限公司、中国石油天然气股份有限公司西南油气
田分公司、中国石油集团工程技术研究院有限公司、中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司、中国石油化工股份有限公司华东油气分公司、中国石油集团川庆钻探工程有限公司、中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院。
本文件主要起草人：曾义金、魏辽、刘奔、朱玉杰、李明、帅春岗、周小金、曲从锋、刘斌辉、 姚强、梁辰、房大志、王俊方、王娟、潘勇、沈泽俊、童征。
I NB/T14020.3—2022
引言
NB/T14020《页岩气工具设备》分为以下三个部分：
第1部分：复合桥塞； -第2部分：大通径桥塞：第3部分：趾端压裂滑套。
本文件为NB/T14020的第3部分。 趾端压裂滑套技术是页岩气开发的新兴技术，可实现页岩气井深井、长水平段首段免射孔压裂，
压后管内与套管通径保持一致，大大降低了现场作业成本，缩短了作业周期。该技术的成功应用为国内规模日益扩大的页岩气开发奠定了更加坚实的技术基础和保障。
目前，国内外均没有相关标准及对趾端压裂滑套的具体要求。为规范应用，制定本文件，规范产品的规格尺寸、技术要求、性能评价方法、运输存储等，可有效提高趾端压裂滑套针对不同井况条件的应用可靠性，为趾端压裂滑套施工提供可靠的技术支撑。
III NB/T14020.3—2022
页岩气工具设备第3部分：趾端压裂滑套
1范围
本文件规定了页岩气井用趾端压裂滑套的分类与型号、基本参数、技术要求、试验方法、检验、 标志、包装、运输和贮存。
本文件适用于页岩气井用趾端压裂滑套，其他油气井用趾端压裂滑套可参照本文件执行。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中。注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件：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 196 普通螺纹基本尺寸 GB/T228.1 金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法 GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法 GB/T 230.1 金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法 GB/T 231.1 金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法 GB/T 528 硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定 GB/T 529 硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定（裤形、直角形和新月形试样） GB/T531.1 硫化橡胶或热塑性橡胶压人硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度） GB/T567.1 爆破片安全装置第1部分：基本要求 GB/T6400 金属材料线材和铆钉剪切试验方法 GB/T7759.1 硫化橡胶或热塑性橡胶压缩永久变形的测定第1部分：在常温及高温条件下 GB/T9253.2 石油天然气工业套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验 GB/T19830 石油天然气工业油气井套管或油管用钢管 NB/T 47013.3 3承压设备无损检测第3部分：超声检测
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
趾端压裂滑套toe sliding sleeve 预置在套管串底部，通过套管内加压开启，建立井简与地层沟通通道的一种井下压裂工具。
3.2
爆破阀burstingdisc 安装至趾端压裂滑套设定位置处的阀件，内含金属薄片在设定压力下破裂。
1 NB/T 14020.3—2022
3.3
开启压力 opening pressure 击破爆破阀或剪断剪钉的绝对压力。 注：绝对压力是井口压力与静液柱压力之和。
4分类与型号 4.1分类 4.1.1趾端压裂滑套按功能分为延时型趾端压裂滑套和非延时型趾端压裂滑套。 4.1.2趾端压裂滑套的开启方式主要有爆破阀式和剪钉式。 4.2型号表示方法
趾端压裂滑套的型号表示方法如下：
ZDHT---
具备延时功能代号，S 滑套开启压力等级，MPa 滑套耐压等级，MPa 适用的套管公称尺寸代号，mm 趾端压裂滑套名称代号
示例1：ZDHT-114-90-65表示适用于114mm套管，耐压90MPa，开启压力65MPa的非延时型趾端压裂滑套。 示例2：ZDHT-140-135-105S表示适用于139.7mm套管，耐压135MPa，开启压力105MPa的延时型趾端压裂
滑套。
5技术要求
趾端压裂滑套公称尺寸、外径、内径、长度和耐压等级、开启压力等技术参数优先从表1中选取。
表1趾端压裂滑套技术参数
内径 mm
长度 mm
外径 mm
公称尺寸 mm
耐压等级 MPa
开启压力 MPa 50 ~ 70 70 ~ 105 105～140
70 105 140 70 105 140
≤2000
≤142
114
≥ 85
50～70 70 ~ 105 105~～140
≤200
≥95
≤2500
140
2 NB/T 14020.3—2022
6性能要求 6.1趾端压裂滑套开启压力 6.1.1．针对非延时型趾端压裂滑套，开启压力主要由滑套人井时最高绝对压力、固井施工时最高绝对压力及压裂试压时最高绝对压力三者的最大值作为计算值，计算值不高于压裂时井口及套管限压。计算值具体计算方法见公式（1）：
P开=max(P人，P固，P△p
(1)
式中： P开— 滑套开启压力，单位为兆帕（MPa）： P人一—滑套人井时最高绝对压力，单位为兆帕（MPa）；
一固井施工时最高绝对压力，单位为兆帕（MPa）；
P固
P试——压裂试压时最高绝对压力，单位为兆帕（MPa）； Ap- 一压力附加值，单位为兆帕（MPa），一般选取5MPa～10MPa。
-
6.1.2针对延时型趾端压裂滑套，开启压力主要由滑套人井时最高绝对压力、固井施工时最高绝对压力及压裂试压时减去安全阈值后的最高绝对压力三者的最大值作为计算值，计算值不高于压裂时井口及套管限压。计算值具体计算方法见公式（2）：
(2)
P开=max(p入，P固，P试-P安#△p
式中： P开一 滑套开启压力，单位为兆帕（MPa）： P人一 滑套入井时最高绝对压力，单位为兆帕（MPa） P固 固井施工时最高绝对压力，单位为兆帕（MPa） P试压裂试压时最高绝对压力，单位为兆帕（MPa）； P安—试压压力安全阐值，单位为兆帕（MPa），一般为10MPa～20MPa Ap一压力附加值，单位为兆帕（MPa），一般选取5MPa～10MPa。
6.2 趾端压裂滑套延时性能
趾端压裂滑套内压达到开启压力后，开始计时，当滑套完全开启时，延时时间不低于30min。 6.3趾端压裂滑套抗外挤性能
趾端压裂滑套在外压达到最高工作压力时，稳压15min，压降小于0.2MPa。 6.4材质性能 6.4.1加工用的材料应符合图样要求，或不低于图样要求的其他材料代替。 6.4.2趾端压裂滑套所用的钢材应符合GB/T19830中的规定，其力学性能应达到现场使用套管钢级要求。 6.4.3用于常温环境下的产品，其密封件耐温不应低于120℃；用于高温环境下的产品，其密封件耐温不应低于200℃，且密封件材料物理性能应符合表2的规定。
3 NB/T 14020.3—2022
表2密封件材料物理性能
项目硬度（邵氏），HS 拉伸强度，MPa 拉断伸长率拉断永久变形
普通橡胶 65±5/75±5/85±5
耐热橡胶 65±5/75±5/85±5
≥ 17 ≥ 300% ≤15% ≤ 50% ≤-35 ≥0.7 ≤10% ≤10% ≤5% ≤5%
≥ 15 ≥ 200% ≤ 20% ≤ 36% ≤-30 0.85 ≤ 10% ≤ 10% ≤10% ≤ 10%
压缩永久变形（空气100℃，24h，20%压缩率）
脆性温度，℃
老化系数（100℃，24h）
耐油质量变化率【120号汽油（75份）苯（25
份），18℃～28℃，24hl 耐油体积变化率（100℃±2℃，24h）浸碱质量变化（常温24h浸5%NaOH）浸酸质量变化（常温24h浸5%HCI）
7加工与组装 7.1加工 7.1.1普通螺纹的加工应符合GB/T196的规定。 7.1.2油套管螺纹的加工应符合GB/T9253.2的规定。 7.1.3热处理件和锻件应进行100%的无损检测，滑套主要受力零件在粗车和调质后，应进行超声波无损检测，质量等级应达到NB/T47013.3中的Ⅱ级要求。 7.1.4趾端压裂滑套密封、配合位置表面粗糙度应达到Ral.6um及以上。 7.2组装 7.2.1 组装趾端压裂滑套的零部件应是检验后的合格件。 7.2.2 零件应清理干净，连接螺纹应进行防粘扣处理并涂密封脂，但延时趾端压裂滑套液压腔各部件的内壁、密封面应无残留密封脂、杂屑等，防止堵塞延时机构。 7.2.3趾端压裂滑套两端的油管/套管螺纹应装有螺纹保护器。 7.2.4趾端压裂滑套压裂孔眼内应填充耐高温硬质油脂或可在井内条件下自行溶解的聚合物，防止井内污物进人滑套移动部件间隙内。
8试验方法 8.1 趾端压裂滑套开启压力试验 8.1.1试验条件
试验温度：90℃～150℃（根据趾端压裂滑套现场使用温度选择）：
4