RU2765186C1

RU2765186C1 - Formation hydraulic fracturing method (options) and coupling for its implementation

Info

Publication number: RU2765186C1
Application number: RU2021107805A
Authority: RU
Original assignee: Тарасов Алексей Сергеевич; Брянский Николай Александрович; Ибаттуллин Тимур Равилевич
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2022-01-26

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: group of inventions relates to the oil and gas industry, namely to methods for hydraulic fracturing of a productive formation (fracking) in boreholes. The method includes the descent in the casing of at least one hydraulic fracturing coupling consisting of a cylindrical body with radial holes in which plugs with bursting membranes and covers are installed, into a given interval of the borehole, cementing of the backwater space. Before assembling the coupling, the membranes are manufactured with the ability to withstand a pressure no less than 7% greater than the pressure of the casing crimping. Each lid is equipped with a central hole, which excludes the leakage of viscous liquid pumped into the cavity of the plug when descending into the well. The viscosity of the liquid in reservoir conditions, the thickness and diameter of the hole in the lid are selected so that after the rupture of the membrane, this liquid flows out through the hole, and the lid does not collapse at a pressure lower than the pressure of the hydraulic fracturing after cementing. The opening of the formation is carried out in two stages, at the first of which pressure is created to destroy the membrane, but less than the pressure of hydraulic fracturing, and at the second stage the pressure of hydraulic fracturing, including acid, with the destruction of the cover of the cement stone and hydraulic fracturing. Hydraulic fracturing is created by means of a double packer with spaced cuffs and a perforated branch pipe between them, the cuffs of which ensure the creation of a sealed cavity in the area of the corresponding hydraulic fracturing coupling, which is lowered into the well to the installation site of the hydraulic fracturing coupling on the pipe column.

EFFECT: scope of application is expanding, including at high reservoir pressure and/or low permeability, reliability increases due to rupture of at least 95% of membranes, high-quality cementing of the casing string is provided.

4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к способам гидравлического разрыва продуктивного пласта (ГРП) в стволах скважин с использованием клапанных устройств с разрывными элементами.The invention relates to the oil and gas industry, namely, to methods of hydraulic fracturing of a productive formation (HF) in wellbores using valve devices with rupture elements.

Для способа подобран ряд аналогов.A number of analogues have been selected for the method.

Известен способ многократного гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины (патент RU №2526062, Е21В 43/267, опубл. 20.08.2014 Бюл. №23), включающий формирование трещин последовательно в различных интервалах продуктивного пласта, вскрытого горизонтальным стволом скважины, путем спуска на колонне труб пакера, его установки в скважине, подачи жидкости гидроразрыва через фильтр, установленный в каждой из соответствующих каждому из этих интервалов частей горизонтального ствола, с изоляцией остальных его частей с образованием трещин, крепление трещин закачкой жидкости-носителя с проппантом, при этом гидравлический разрыв пласта в горизонтальном стволе скважины производят поинтервально в направлении от забоя к устью спуском колонны труб, при этом в качестве колонны труб используют колонну гибких труб с разбуриваемым пакером на конце, а посадку разбуриваемого пакера производят перед каждым участком фильтра горизонтального ствола скважины, формируют трещины, закрепляют их закачкой жидкости-носителя с проппантом, причем для закрепления проппанта в прискважинной зоне, по окончании закачки жидкости-носителя с проппантом в колонку труб закачивают закрепляющий состав из расчета 0,5 м³ закрепляющего состава на 1 м длины фильтра и продавливают его в прискважинную зону пласта в полуторном объеме колонны труб, после чего устье скважины герметизируют устьевым сальником, а затрубное пространство скважины обвязывают с гидроаккумулятором, затем, не снижая гидравлического давления в колонне труб, приподнимают колонну труб на 1 м, при этом гидроаккумулятор воспринимает скачок гидравлического давления, возникающий в затрубном пространстве скважины, а разбуриваемый пакер герметично отсекает участок фильтра, в котором проведен гидравлический разрыв пласта, после чего колонну труб извлекают из скважины, аналогичным образом производят поинтервальный гидравлический разрыв пласта в следующих участках фильтров горизонтального ствола скважины, по окончании гидравлического разрыва пласта колонну бурильных труб на устье оснащают сначала разбуриваемым инструментом, а затем гидромониторной насадкой, спускают колонну бурильных труб в скважину и разбуриванием удаляют пакеры от устья к забою, далее отсекают разбуриваемый инструмент и подачей жидкости в колонну бурильных труб с одновременным ее вращением и перемещением от забоя к устью производят гидромониторную обработку внутренней поверхности фильтров через гидромониторную насадку.A known method of multiple hydraulic fracturing in a horizontal wellbore (patent RU No. 2526062, E21B 43/267, publ. packer pipe string, its installation in the well, fracturing fluid supply through the filter installed in each of the parts of the horizontal well corresponding to each of these intervals, with isolation of the rest of its parts with the formation of fractures, fixation of fractures by pumping a carrier fluid with proppant, while hydraulic fracturing formation in a horizontal wellbore is carried out at intervals in the direction from the bottom to the wellhead by lowering a pipe string, while a coiled tubing string with a drillable packer at the end is used as a pipe string, and a drillable packer is set in front of each section of the horizontal wellbore filter, cracks are formed, fixed them for by pumping the carrier fluid with proppant, and to fix the proppant in the near-wellbore zone, after pumping the carrier liquid with proppant, a fixing composition is pumped into the pipe string at the rate of 0.5 m ^{3 of the} fixing composition per 1 m of the filter length and forced into the near-wellbore formation zone in one and a half volume of the pipe string, after which the wellhead is sealed with a wellhead stuffing box, and the annulus of the well is tied with a hydraulic accumulator, then, without reducing the hydraulic pressure in the pipe string, the pipe string is raised by 1 m, while the hydraulic accumulator perceives the hydraulic pressure jump that occurs in the annulus space of the well, and the drilled packer hermetically cuts off the section of the filter in which the hydraulic fracturing was carried out, after which the pipe string is removed from the well, interval hydraulic fracturing is similarly performed in the following sections of the filters of the horizontal wellbore, after the end of the hydraulic fracturing In the formation, the drill pipe string at the wellhead is first equipped with a drilling tool, and then with a jet nozzle, the drill pipe string is lowered into the well and the packers are removed from the wellhead to the bottom by drilling, then the drilling tool is cut off and fluid is supplied to the drill pipe string with its simultaneous rotation and movement from bottomhole to the mouth produce jetting treatment of the inner surface of the filters through the jetting nozzle.

Отдельным недостатком этого способа является большие временные затраты на проведение поинтервального ГРП и затраты песка, связанные с намывом песчаной пробки от забоя до интервала ГРП.A separate disadvantage of this method is the large time costs for performing interval hydraulic fracturing and the cost of sand associated with the sand plug alluvium from the bottomhole to the hydraulic fracturing interval.

Известен также способ многократного гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины (патент RU №2472926, Е21В 43/267, С09К 08/90, опубл. 20.01.2013 Бюл. №2), включающий спуск пакера в скважину на колонне труб, с последующей его посадкой в скважине, формирование трещин напротив фильтров последовательно в различных интервалах продуктивного пласта, вскрытого горизонтальным стволом подачей жидкости гидроразрыва через фильтр, установленный в каждой из соответствующих каждому из этих интервалов частей горизонтального ствола с изоляцией остальных его частей, причем определяют направление горизонтального ствола относительно направления минимального главного напряжения, затем изолируют интервал, подлежащий гидравлическому разрыву пласта - ГРП от остальных участков горизонтального ствола посадкой сдвоенных пакеров, затем открывают клапан, размещенный внутри колонны труб между сдвоенными пакерами напротив фильтра, если направление горизонтального ствола параллельно направлению минимального главного напряжения, то гидравлический разрыв пласта производят закачкой разрывной жидкости с образованием поперечных трещин относительно горизонтального ствола, с последующим креплением поперечных трещин закачкой жидкости с алюмосиликатным проппантом, с постепенным увеличением его фракции от 20/40 меш. до 16/30 меш., если направление горизонтального ствола перпендикулярно направлению минимального главного напряжения, то гидравлический разрыв пласта производят закачкой разрывной жидкости с образованием горизонтальных трещин относительно горизонтального ствола, с последующим креплением горизонтальных трещин закачкой жидкости с облегченным проппантом с фракцией 20/40 меш., по окончанию ГРП скважину закрывают на технологическую паузу в течение 0,5 ч, после чего на устье скважины на колонну труб устанавливают регулируемый штуцер и производят излив отработанной проппантной жидкости из пласта по колонне труб на устье скважины до закрытия клапана, при этом в процессе излива регулированием штуцера добиваются того, чтобы давление в колонне труб стало на 2-3 МПа меньше давления при открытии скважины после технологической паузы, после чего производят распакеровку пакера и перемещают колонну труб в другую часть горизонтального ствола, и вышеописанный процесс по проведению ГРП в горизонтальном стволе скважины повторяют в зависимости от количества интервалов горизонтального ствола, оснащенных фильтрами в различных его частях.There is also known a method of multiple hydraulic fracturing in a horizontal wellbore (patent RU No. 2472926, E21B 43/267, C09K 08/90, publ. landing in the well, the formation of cracks in front of the filters sequentially in different intervals of the productive formation opened by the horizontal wellbore by supplying hydraulic fracturing fluid through the filter installed in each of the parts of the horizontal wellbore corresponding to each of these intervals with isolation of its remaining parts, and the direction of the horizontal wellbore is determined relative to the direction of the minimum main stress, then isolate the interval subject to hydraulic fracturing - hydraulic fracturing from the remaining sections of the horizontal wellbore by setting double packers, then open the valve located inside the pipe string between the doubled packers opposite the filter, if the direction of the horizontal wellbore is parallel to the direction of min the minimum principal stress, then hydraulic fracturing is performed by pumping a fracturing fluid with the formation of transverse fractures relative to a horizontal wellbore, followed by fixing transverse fractures by pumping fluid with aluminosilicate proppant, with a gradual increase in its fraction from 20/40 mesh. up to 16/30 mesh, if the direction of the horizontal wellbore is perpendicular to the direction of the minimum principal stress, then hydraulic fracturing is performed by pumping a fracturing fluid with the formation of horizontal fractures relative to the horizontal wellbore, followed by fixing horizontal fractures by pumping fluid with lightweight proppant with a fraction of 20/40 mesh. , at the end of hydraulic fracturing, the well is closed for a technological pause for 0.5 h, after which an adjustable fitting is installed on the wellhead on the pipe string and the spent proppant fluid is poured out of the formation through the pipe string at the wellhead until the valve is closed, while in the process of pouring by adjusting the choke, they ensure that the pressure in the pipe string becomes 2-3 MPa less than the pressure when the well is opened after a technological pause, after which the packer is unpacked and the pipe string is moved to another part of the horizontal wellbore, and the above described process for hydraulic fracturing in a horizontal wellbore ole wells are repeated depending on the number of intervals of the horizontal wellbore, equipped with filters in its various parts.

Общими недостатками обоих способов являются проведение ГРП через фильтр, что, во-первых, исключает возможность качественного цементирования обсадной колонны с забиванием цементным камнем каналов фильтра, во-вторых, из-за диаметра фильтра примерно равного диаметру обсадной колонны за ней после цементирования обсадной колонны образуется цементный камень с большим разбросом в толщинах (так как любая колонна труб располагается в стволе скважины с отклонением от центральной оси, особенно в наклонных или горизонтальных стволах), что приводит к большой неравномерности воздействия высокого давления при ГРП по периметру ствола скважины, в-третьих, из-за разницы в длине фильтров для каждого участка необходимо подбирать пакерную компоновку специально для каждого фильтра, все это в совокупности снижает качество воздействия ГРП или требует дополнительных затрат для проведения качественного ГРП.The common disadvantages of both methods are hydraulic fracturing through the filter, which, firstly, excludes the possibility of high-quality cementing of the casing string with clogging of the filter channels with cement stone, and secondly, due to the filter diameter approximately equal to the diameter of the casing string, a cement stone with a wide variation in thicknesses (since any pipe string is located in the wellbore with a deviation from the central axis, especially in inclined or horizontal wellbores), which leads to a large uneven impact of high pressure during hydraulic fracturing along the wellbore perimeter, thirdly, due to the difference in the length of the filters for each section, it is necessary to select a packer arrangement specifically for each filter, all this together reduces the quality of the hydraulic fracturing effect or requires additional costs for high-quality hydraulic fracturing.

Для муфты также подобраны аналогиAnalogues are also selected for the coupling

Известна муфта для гидроразрыва пласта (ГРП) (патент на ПМ RU №197643, Е21В 34/06, Е21В 43/26, Е21В 33/14, опубл. 19.05.2020 Бюл. №14), состоящая из полого цилиндрического корпуса с выполненными в нем циркуляционными отверстиями, в котором установлена дифференциальная подвижная втулка с радиальными отверстиями, в исходном положении перекрывающая циркуляционные отверстия корпуса и зафиксированная относительно последнего фиксатором, причем для разделения внутренней полости муфты и полости между дифференциальной подвижной втулкой и корпусом для осевого перемещения втулки в ней установлена как минимум одна разрывная мембрана, а на внутренней поверхности дифференциальной подвижной втулки выполнены кольцевые уступы для осевого перемещения ключом с плашками, содержащими пазы для зацепления с кольцевыми уступами.A well-known clutch for hydraulic fracturing (HF) (patent for PM RU No. 197643, E21V 34/06, E21V 43/26, E21V 33/14, publ. 19.05.2020 Bull. No. 14), consisting of a hollow cylindrical body with circulating holes in it, in which a differential movable sleeve with radial holes is installed, in the initial position blocking the circulation holes of the housing and fixed relative to the latter with a lock, and to separate the internal cavity of the coupling and the cavity between the differential movable sleeve and the housing for axial movement of the sleeve, at least one bursting disc, and on the inner surface of the differential movable sleeve, annular ledges are made for axial movement with a key with rams containing grooves for engagement with the annular ledges.

Недостатками данной муфты являются сложность изготовления, малый внутренний проходной диаметр и низкая надежность особенно при цементировании ее в скважине, связанные с наличием внутри подвижной в продольном направлении втулки, при заклинивании которой и/или потере герметичности вся муфта становится не работоспособной, что наблюдалось примерно в 40% случаев при натурных испытаниях.The disadvantages of this sleeve are the complexity of manufacturing, a small internal bore diameter and low reliability, especially when cementing it in a well, associated with the presence of a sleeve movable in the longitudinal direction, when jammed and/or loss of tightness, the entire sleeve becomes inoperable, which was observed in about 40 % of cases in full-scale tests.

Наиболее близкой по технической сущности является муфта для гидроразрыва пласта (ГРП) (патент на ПМ RU №176774, Е21В 34/10, Е21В 43/26, F16K 17/14, опубл. 29.01.2018 Бюл. №4), состоящая из полого цилиндрического корпуса, с выполненными в нем радиальными отверстиями, с установленными в них заглушками с разрывными мембранами, крышками, блокирующими поступление жидкости к разрывным мембранам извне муфты ГРП, полостей между разрывными мембранами и крышками, заполненных жидкостью, причем крышки установлены в отверстиях заглушек мембранных с возможностью радиальных перемещений.The closest in technical essence is a sleeve for hydraulic fracturing (HF) (patent for PM RU No. 176774, Е21В 34/10, Е21В 43/26, F16K 17/14, publ. 29.01.2018 Bull. No. 4), consisting of a hollow cylindrical body, with radial holes made in it, with plugs with bursting discs installed in them, covers blocking the flow of fluid to the bursting discs from the outside of the hydraulic fracturing sleeve, cavities between bursting discs and covers filled with liquid, and the covers are installed in the holes of the membrane plugs with the possibility radial movements.

Недостатками данной муфты являются узкая область применения, связанная с невозможностью использования данной муфты в скважинах, вскрывающих пласт, имеющий высокое пластовое давление и/или низкую проницаемость, что вызывает большие перепады давлений внутри снаружи муфты при спуске муфты в скважину и, как следствие, невозможность компенсации перемещением подвижной крышки, а это, в свою очередь, может вызвать несанкционированный разрыв мембраны заглушек и/или разрушение крышки, приводящих к невозможности качественного цементирования обсадной колонны с муфтой, также заполнение полости между мембраной и крышкой жидкостью и изготовление с допусками этих деталей при воздействии давлением изнутри приводит к вскрытию не всех мембран одновременно, которые в свою очередь перекрывают продольное отверстие заглушки, осложняя воздействие давления непосредственно на крышку, что приводит к открытию не более 70% радиальных отверстий корпуса (остальные из-за снижения перепада давлений остаются не вскрытыми) и снижает равномерность распределения ГРП вокруг муфти, снижая также эффективность, также не учитывается давление опрессовки компоновки обсадной колонны, которое тоже может вызвать несанкционированный разрыв мембраны.The disadvantages of this sleeve are the narrow scope associated with the impossibility of using this sleeve in wells penetrating a formation with high reservoir pressure and / or low permeability, which causes large pressure drops inside the outside of the sleeve when the sleeve is lowered into the well and, as a result, the impossibility of compensation movement of the movable cover, and this, in turn, can cause unauthorized rupture of the plug membrane and / or destruction of the cover, leading to the impossibility of high-quality cementing of the casing string with the sleeve, also filling the cavity between the membrane and the cover with liquid and manufacturing these parts with tolerances when exposed to pressure from the inside leads to the opening of not all membranes at the same time, which, in turn, block the longitudinal hole of the plug, complicating the effect of pressure directly on the cover, which leads to the opening of no more than 70% of the radial openings of the body (the rest remain unopened due to a decrease in pressure drop mi) and reduces the uniformity of the hydraulic fracturing distribution around the sleeve, also reducing the efficiency, the pressure of the casing assembly pressure test, which can also cause unauthorized rupture of the membrane, is also not taken into account.

Данной муфтой осуществляют наиболее близкий к предлагаемому техническому решения способ для гидравлического разрыва пласта, включающий спуск в составе обсадной колонны как минимум одной муфты ГРП в заданный интервал ствола скважины, цементирование заколонного пространства ствола скважины, технологическую выдержку, для застывания цемента, спуск в скважину на колонне труб двойного пакера с разнесенными манжетами и перфорированным патрубком между ними до места установки муфты ГРП, манжеты которого обеспечивают создание герметичной полости в районе соответствующей муфты ГРП, инициация избыточного давления внутри колонны труб, обеспечивающего разрушение мембран заглушек, вытеснение заглушки с разрушением цементного камня снаружи муфты и открытием сообщения внутреннего канала колонны труб с соответствующим интервалом пласта для последующего ГРП, извлечение двойного пакера на поверхность или перестановку его к месту установки другой не вскрытой муфты.This sleeve is used to carry out the method closest to the proposed technical solution for hydraulic fracturing, including running at least one hydraulic fracturing sleeve as part of the casing string into a given interval of the wellbore, cementing the annular space of the wellbore, technological exposure, for cement solidification, lowering into the well on the column pipes of a double packer with spaced collars and a perforated branch pipe between them up to the installation site of the hydraulic fracturing sleeve, the sleeves of which provide the creation of a sealed cavity in the area of the corresponding hydraulic fracturing sleeve, the initiation of overpressure inside the pipe string, which ensures the destruction of the membranes of the plugs, the displacement of the plug with the destruction of the cement stone outside the sleeve and opening the connection of the internal channel of the pipe string with the corresponding interval of the reservoir for subsequent hydraulic fracturing, extracting the double packer to the surface or moving it to the installation site of another unopened sleeve.

Недостатками способа являются узкая область применения, связанная с невозможностью использования в скважинах, вскрывающих пласт, имеющий высокое пластовое давление и/или низкую проницаемость, что вызывает большие перепады давлений внутри и снаружи муфты при спуске ее в скважину и, как следствие, невозможность компенсации перемещением подвижной крышки, а это, в свою очередь, может вызвать несанкционированный разрыв мембраны заглушек и/или разрушение крышки, приводящих к невозможности качественного цементирования обсадной колонны с муфтой, также заполнение полости между мембраной и крышкой жидкостью и изготовление с допусками этих деталей при воздействии давлением изнутри приводит к вскрытию не всех мембран одновременно, которые в свою очередь перекрывают продольное отверстие заглушки, осложняя воздействие давления непосредственно на крышку, что снижает равномерность распределения ГРП вокруг муфти эффективность, также не учитывается давление опрессовки компоновки обсадной колонны, которое тоже может вызвать несанкционированный разрыв мембраны.The disadvantages of this method are the narrow scope associated with the impossibility of using in wells penetrating a formation with high reservoir pressure and/or low permeability, which causes large pressure drops inside and outside the sleeve when it is lowered into the well and, as a result, the impossibility of compensation by moving the movable covers, and this, in turn, can cause unauthorized rupture of the membrane of the plugs and / or destruction of the cover, leading to the impossibility of high-quality cementing of the casing string with the sleeve, also filling the cavity between the membrane and the cover with liquid and manufacturing these parts with tolerances when exposed to pressure from the inside leads to the opening of not all membranes at the same time, which in turn block the longitudinal hole of the plug, complicating the effect of pressure directly on the cover, which reduces the uniformity of the distribution of hydraulic fracturing around the sleeve, the effectiveness is also not taken into account It can also cause unauthorized rupture of the membrane.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание способа гидравлического разрыва пласта и муфта для его осуществления, позволяющих расширить область применения за счет использования в скважинах, вскрывающих пласт, имеющий высокое пластовое давление и/или низкую проницаемость, проводить операции с учетом давления опрессовки компоновки обсадной колонны с одной или несколькими муфтами ГРП, производить разрыв не менее 95% мембран при давлении их разрыва и обеспечить качественное цементирование обсадной колонны за счет использования мембран, рассчитанных на выдерживание давление опрессовки, и вязкой в пластовых условиях жидкости внутри заглушек с мембранами, а также крышки, не разрушающейся при давлении меньшим давления ГРП после цементирования..The technical objective of the proposed invention is to create a method of hydraulic fracturing and a sleeve for its implementation, allowing to expand the scope of application through the use in wells penetrating a formation with high reservoir pressure and / or low permeability, to carry out operations taking into account the pressure of pressure testing of the casing string assembly with one or several hydraulic fracturing sleeves, fracture at least 95% of the membranes at their burst pressure and ensure high-quality cementing of the casing string through the use of membranes designed to withstand pressure testing, and a viscous fluid in reservoir conditions inside the plugs with membranes, as well as a cover that does not collapse at a pressure less than the hydraulic fracturing pressure after cementing..

Техническая задача решается двумя способами.The technical problem is solved in two ways.

Первый вариант.First option.

Способ гидравлического разрыва пласта - ГРП, включающий спуск в составе обсадной колонны как минимум одной муфты ГРП, состоящей из цилиндрического корпуса с выполненными в нем радиальными отверстиями, в которых установлены заглушки с разрывными мембранами и крышками, в заданный интервал ствола скважины, цементирование заколонного пространства ствола скважины, технологическую выдержку для застывания цемента, спуск в скважину на колонне труб двойного пакера с разнесенными манжетами и перфорированным патрубком между ними до места установки муфты ГРП, манжеты которого обеспечивают создание герметичной полости в районе соответствующей муфты ГРП, инициация избыточного давления разрыва внутри колонны труб, обеспечивающего разрушение мембран заглушек, удаление заглушки с разрушением цементного камня снаружи муфты и открытием сообщения внутреннего канала колонны труб с соответствующим интервалом пласта для последующего ГРП с закачкой состава для усиления разрыва пласта, извлечение двойного пакера на поверхность или перестановку его к месту установки другой не вскрытой муфты.Method of hydraulic fracturing - hydraulic fracturing, including running at least one hydraulic fracturing sleeve as part of the casing string, consisting of a cylindrical body with radial holes made in it, in which plugs with bursting discs and caps are installed, in a given interval of the wellbore, cementing the annular space of the wellbore wells, technological holding for cement hardening, lowering into the well on a pipe string of a double packer with spaced sleeves and a perforated branch pipe between them to the installation site of the hydraulic fracturing sleeve, the sleeves of which provide the creation of a sealed cavity in the area of the corresponding hydraulic fracturing sleeve, initiation of excessive fracturing pressure inside the pipe string, ensuring the destruction of plug membranes, removal of the plug with the destruction of the cement stone outside the sleeve and opening the connection of the internal channel of the pipe string with the corresponding formation interval for subsequent hydraulic fracturing with the injection of a composition to enhance the fracturing, extraction of a double pack ra to the surface or rearranging it to the installation site of another unopened coupling.

Новым является то, что перед сборкой муфты мембраны заглушек изготавливают с возможностью выдерживания давления не менее чем на 7% большего, чем давление опрессовки обсадной колонны, а каждую крышку оснащают центральным отверстием, исключающим вытекание при спуске в скважину вязкой жидкости, закачанной в полость заглушки, причем вязкость закачанной жидкости в пластовых условиях, толщину и диаметр отверстия в крышке подбирают так, чтобы после разрыва мембраны заглушки эта жидкость вытекала через отверстие, а крышка не разрушалась при давлении меньшем давления ГРП после цементирования, которое осуществляют после опрессовки обсадной колонны соответствующим давлением, при этом открытие сообщения внутреннего канала колонны труб с соответствующим интервалом пласта производят в два этапа возрастающим давлением, на первом этапе создают давление для разрушения мембраны, но меньше давления ГРП, а на втором - давление ГРП, в том числе и кислотного, с разрушением крышки цементного камня и проведением ГРП.What is new is that before assembling the sleeve, the plug membranes are made with the ability to withstand a pressure of at least 7% higher than the pressure of the casing string, and each cover is equipped with a central hole, which prevents the viscous fluid pumped into the plug cavity from flowing out when lowering into the well, moreover, the viscosity of the injected fluid in reservoir conditions, the thickness and diameter of the hole in the cap are selected so that after the rupture of the plug membrane, this fluid flows out through the hole, and the cap does not collapse at a pressure lower than the hydraulic fracturing pressure after cementing, which is carried out after the casing string is pressure tested with the appropriate pressure, at In this case, the opening of the communication of the internal channel of the pipe string with the corresponding formation interval is carried out in two stages with increasing pressure, at the first stage, pressure is created to destroy the membrane, but less than the hydraulic fracturing pressure, and at the second - hydraulic fracturing pressure, including acid, with the destruction of the cement stone cover and carried out fracturing.

Второй вариант.Second option.

Способ гидравлического разрыва пласта - ГРП, включающий спуск в составе обсадной колонны как минимум одной муфты ГРП, состоящей из цилиндрического корпуса с выполненными в нем радиальными отверстиями, в которых установлены заглушки с разрывными мембранами и крышками, в заданный интервал ствола скважины, цементирование заколонного пространства ствола скважины, технологическую выдержку для застывания цемента, инициация избыточного давления разрыва внутри колонны труб, обеспечивающего разрушение мембран заглушек, удаление крышки с разрушением цементного камня снаружи муфты и открытием сообщения внутреннего канала колонны обсадных труб с пластом, спуск в скважину на колонне труб двойного пакера с разнесенными манжетами и перфорированным патрубком между ними до места установки муфты ГРП, манжеты которого обеспечивают создание герметичной полости в районе соответствующей муфты ГРП для последующего ГРП с закачкой состава для усиления разрыва пласта, извлечение двойного пакера на поверхность или перестановку его к месту установки другой муфты для проведения ГРП соответствующего интервала.Method of hydraulic fracturing - hydraulic fracturing, including running at least one hydraulic fracturing sleeve as part of the casing string, consisting of a cylindrical body with radial holes made in it, in which plugs with bursting discs and caps are installed, in a given interval of the wellbore, cementing the annular space of the wellbore of the well, technological holding for cement solidification, initiation of excessive fracturing pressure inside the pipe string, which ensures the destruction of the plug membranes, removal of the cover with the destruction of the cement stone outside the sleeve and opening the communication of the internal channel of the casing string with the formation, lowering into the well on the pipe string of a double packer with spaced cuffs and a perforated branch pipe between them to the installation site of the hydraulic fracturing sleeve, the cuffs of which provide the creation of a sealed cavity in the area of the corresponding hydraulic fracturing sleeve for subsequent hydraulic fracturing with the injection of a composition to enhance fracturing, the extraction of the double packer to the surface and or moving it to the installation site of another sleeve for hydraulic fracturing of the corresponding interval.

Новым является то, что перед сборкой муфты мембраны заглушек изготавливают с возможностью выдерживания давления не менее чем на 7% большего, чем давление опрессовки обсадной колонны, а каждую крышку оснащают центральным отверстием, исключающим вытекание при спуске в скважину вязкой жидкости, закачанной в полость заглушки, причем вязкость закачанной жидкости в пластовых условиях, толщину и диаметр отверстия в крышке подбирают так, чтобы после разрыва мембраны заглушки эта жидкость вытекала через отверстие, а крышка не разрушалась при давлении меньшим давления ГРП после цементирования, которое осуществляют после опрессовки обсадной колонны соответствующим давлением, после цементирования обсадной колонны производят одновременное разрушение мембран всех заглушек избыточным давлением внутри обсадной колонны перед спуском двойного пакера для разрушения крышки цементного камня и проведения ГРП, в том числе и кислотного.What is new is that before assembling the sleeve, the plug membranes are made with the ability to withstand a pressure of at least 7% higher than the pressure of the casing string, and each cover is equipped with a central hole, which prevents the viscous fluid pumped into the plug cavity from flowing out when lowering into the well, moreover, the viscosity of the injected fluid in reservoir conditions, the thickness and diameter of the hole in the cap are selected so that after the rupture of the plug membrane, this fluid flows out through the hole, and the cap does not collapse at a pressure lower than the hydraulic fracturing pressure after cementing, which is carried out after the casing string is pressure tested with the appropriate pressure, after When cementing the casing string, the membranes of all plugs are simultaneously destroyed by excessive pressure inside the casing string before the double packer is lowered to destroy the cement stone cover and conduct hydraulic fracturing, including acid fracturing.

Для реализации способов используется устройство.A device is used to implement the methods.

Муфта для гидравлического разрыва пласта - ГРП, включающая полый цилиндрический корпус, с выполненными в нем равномерно по длине и периметру радиальными отверстиями, с установленными в них заглушками с разрывными мембранами, крышками, блокирующими поступление жидкости к разрывным мембранам извне муфты ГРП, полостей между разрывными мембранами и крышками, заполненных жидкостью.Sleeve for hydraulic fracturing - hydraulic fracturing, including a hollow cylindrical body, with radial holes made in it evenly along the length and perimeter, with plugs with bursting discs installed in them, covers blocking the flow of fluid to the bursting discs from the outside of the hydraulic fracturing coupling, cavities between bursting discs and caps filled with liquid.

Новым является то, что в полости заглушки по периметру выполнены продольные проточки для протекания жидкости после разрушения мембраны заглушки, причем мембрана выполнена с возможностью выдерживания давления не менее чем на 7% большего, чем давление опрессовки обсадной колонны, но меньшего давления ГРП, а каждая крышка оснащена центральным отверстием, исключающим вытекание при спуске в скважину жидкости, размещенной в полости заглушки, причем вязкость этой жидкости в пластовых условиях, толщина и диаметр отверстия в крышке подобраны так, чтобы после разрыва мембраны заглушки эта жидкость вытекала через отверстие, а крышка не разрушалась при давлении меньшим давления ГРП после цементирования, причем заглушка и/или мембрана выполнены из кислоторастворимого материала при проведении кислотных ГРП или или ГРП с кислотной пред оторочкой.What is new is that longitudinal grooves are made in the plug cavity along the perimeter for the fluid to flow after the plug membrane is destroyed, and the membrane is designed to withstand a pressure of at least 7% greater than the pressure of the casing pressure, but less than the pressure of the hydraulic fracturing, and each cover is equipped with a central hole, which prevents leakage of the liquid placed in the plug cavity during the descent into the well, and the viscosity of this liquid in reservoir conditions, the thickness and diameter of the hole in the cover are selected so that after the plug membrane breaks, this liquid flows out through the hole, and the cover does not collapse when pressure less than the hydraulic fracturing pressure after cementing, and the plug and/or membrane are made of acid-soluble material during acid fracturing or fracturing with acid pre-rim.

На фиг. 1 изображена схема реализации способов.In FIG. 1 shows a diagram of the implementation of the methods.

На фиг. 2 изображена муфта ГРП.In FIG. 2 shows the hydraulic fracturing sleeve.

На фиг. 3 изображена заглушка муфты ГРП в изометрии.In FIG. 3 shows the fracturing sleeve plug in isometric view.

На фиг. 4 изображен вид сверху заглушки муфты ГРП.In FIG. 4 shows a top view of the fracturing sleeve plug.

На фиг. 5 изображен разрез А-А фиг. 4.In FIG. 5 shows section A-A of FIG. 4.

Перед реализацией способа ГРП от заказчика получаются следующие данные: интервалы установки в скважине 1 (фиг. 1) муфт ГРП, температуру и давление в скважине 1 в интервале установки муфты ГРП, длина вскрываемого участка (на фиг. 1-5 не показан) скважиной 1 (фиг. 1), давление опрессовки обсадной колонны 2, продуктивность пласта 3, а также давление, необходимое для ГРП.Before implementing the hydraulic fracturing method, the customer receives the following data: installation intervals in well 1 (Fig. 1) of hydraulic fracturing sleeves, temperature and pressure in well 1 in the installation interval of the hydraulic fracturing sleeve, the length of the section to be opened (not shown in Fig. 1-5) by well 1 (Fig. 1), casing pressure test 2, formation productivity 3, as well as the pressure required for hydraulic fracturing.

Исходя из продуктивности пласта 3 определяется необходимая суммарная площадь вскрываемых давлением отверстий 4 (фиг. 2), выполненных в полом цилиндрическом корпусе 5 муфты ГРП равномерно по длине и периметру, и какое количество муфт необходимо использовать в составе обсадной колонны 2 (фиг. 1). Чем выше продуктивность пласта 3, тем больше суммарная площадь вскрываемых давлением отверстий 4 (фиг. 2) и/или больше корпусов 5 муфт ГРП необходимо использовать в составе обсадной колонны 2 (фиг. 1). Данная конструкция муфты ГРП подходит для любых пластов с любой проницаемостью и продуктивностью.Based on the productivity of formation 3, the required total area of pressure-opened holes 4 (Fig. 2), made in the hollow cylindrical body 5 of the hydraulic fracturing sleeve, is determined uniformly along the length and perimeter, and how many sleeves must be used in the casing string 2 (Fig. 1). The higher the productivity of formation 3, the greater the total area of openings 4 opened by pressure (Fig. 2) and/or more casings 5 of hydraulic fracturing sleeves must be used as part of the casing string 2 (Fig. 1). This hydraulic fracturing sleeve design is suitable for any formations with any permeability and productivity.

Исходя из давления опрессовки обсадной колонны 2 и давления необходимого для ГРП изготавливают заглушки 6 (фиг. 2-5) с мембраной 7 (фиг. 3-5), фиксируемые в установочных отверстиях 8 (фиг. 2), располагаемых над отверстиями 4 корпуса 5, при помощи резьбы 9 (фиг. 2 и 5), анаэробного клея, прессовой посадки или т.п.(последнее на фиг. 1-5 не показано). Заглушки 6 (фиг. 3-5) изготавливают с полостью 10, по периметру которой равномерно выполняют продольные проточки 11 любой формы, не нарушающей целостность заглушки 6. Мембрану 7 (фиг. 3-5) заглушки 6 изготавливают с возможностью разрушения при давлении как минимум на 7% большем, чем давление опрессовки обсадной колонны 2 (фиг. 1), что, как показала практика, гарантирует целостность всех мембран 7 (фиг. 2-5) при опрессовке. Давление разрушения мембраны 7 (фиг. 5) можно регулировать толщиной h самой мембраны 7, наружной 12 и/или внутренней 13 кольцевыми проточками в ней, играющими роль концентраторов напряжения для облегчения разрушения мембраны 7. Заглушки 6 (фиг. 2-5) рекомендуется изготавливать из мягкого, легко разрушаемого материала, например, из низколегированных и низкоуглеродистых сталей (ст. 3, сталь 10 и т.п.), алюминия, алюминиевых и/или дюралюминиевых сплавов (АМГ2Б, Д16Т и т.п.), а для кислотного ГРП и ГРП с кислотной предоторочкой рекомендуется использовать кислоторастворимые материалы, например, магний, магниевые сплавы, цинк и/или цинковые сплавы (МА1, МА14, МЛ 3, Ц3, ЦАМ, Вирениум и т.д.), или т.п.Based on pressure testing of the casing string 2 and the pressure required for hydraulic fracturing, plugs 6 (Fig. 2-5) with a membrane 7 (Fig. 3-5) are made, fixed in the mounting holes 8 (Fig. 2), located above the holes 4 of the body 5 , using thread 9 (Fig. 2 and 5), anaerobic glue, press fit or the like (the latter is not shown in Fig. 1-5). Plugs 6 (Fig. 3-5) are made with a cavity 10, along the perimeter of which longitudinal grooves 11 of any shape are uniformly made that do not violate the integrity of the plug 6. The membrane 7 (Fig. 3-5) of the plug 6 is made with the possibility of destruction at a pressure of at least by 7% more than the pressure of casing 2 (Fig. 1), which, as practice has shown, guarantees the integrity of all membranes 7 (Fig. 2-5) during pressure testing. The pressure of the destruction of the membrane 7 (Fig. 5) can be adjusted by the thickness h of the membrane 7 itself, the outer 12 and / or the inner 13 annular grooves in it, playing the role of stress concentrators to facilitate the destruction of the membrane 7. Plugs 6 (Fig. 2-5) are recommended to be made from a soft, easily destructible material, for example, from low-alloy and low-carbon steels (st. 3, steel 10, etc.), aluminum, aluminum and / or duralumin alloys (AMG2B, D16T, etc.), and for acid It is recommended to use acid-soluble materials, for example, magnesium, magnesium alloys, zinc and/or zinc alloys (MA1, MA14, ML 3, Ts3, TsAM, Virenium, etc.), or the like.

Крышку 14 (фиг. 2) изготавливают с центральным отверстием 15 для выравнивания давления в полости 10 заглушки 6 и снаружи корпуса 5 при перепадах давления снаружи и внутри муфты ГРП. Крышку 14 (фиг. 2-5) рекомендуется изготавливать из мягкого, легко разрушаемого материала аналогичному материалу заглушки 6.The cover 14 (Fig. 2) is made with a central hole 15 to equalize the pressure in the cavity 10 of the plug 6 and outside the body 5 with pressure drops outside and inside the hydraulic fracturing sleeve. The cover 14 (Fig. 2-5) is recommended to be made of a soft, easily destructible material similar to the material of the plug 6.

Объем кислотной предоторочки перед ГРП должен быть достаточным для надежного растворения материала заглушек 6, мембран 7 и/или крышек 14, например, при использовании для изготовления заглушек 6, мембран 7 и крышек 14 магниевого сплава MA 1 или МЛ 3 необходим объем предоторочки 1-3 м³ соляной кислоты (чем больше заглушек 6 в корпусе 5 - тем больше объем).The volume of the acid pre-thrust before hydraulic fracturing should be sufficient for reliable dissolution of the material of the plugs 6, membranes 7 and/or covers 14, for example, when using magnesium alloy MA 1 or ML 3 for the manufacture of plugs 6, membranes 7 and covers 14, the volume of the pre-thread is 1-3 m ³ hydrochloric acid (the more plugs 6 in the housing 5 - the greater the volume).

В зависимости от температуры скважины 1 (фиг. 1) в интервале установки муфты ГРП подбирают материал (вязкую жидкость), которым заполняют полость 10 (фиг. 2) заглушки 6, с вязкостью исключающим вытекание через отверстие 15 крышки 14 при спуске в скважину 1 (фиг. 1), например, автол, нигрол, битум, гудрон или т.п. Толщину Н (фиг. 2) крышки 6 подбирают так, чтобы она не разрушалась с учетом вязкости жидкости внутри полости 10 при давлении меньшим давления ГРП после цементирования, которое осуществляют после опрессовки обсадной колонны 2 (фиг. 1). Чем выше температура в скважине 1 (фиг. 1) в интервале установки муфты ГРП, тем более вязкой должна быть жидкость в полости 10 (фиг. 2) заглушки 6 (подбирается эмпирическим путем).Depending on the temperature of well 1 (Fig. 1), in the interval of installation of the hydraulic fracturing sleeve, a material (viscous liquid) is selected, which is used to fill the cavity 10 (Fig. 2) of the plug 6, with a viscosity that excludes leakage through the hole 15 of the cover 14 when lowering into the well 1 ( Fig. 1), for example, autol, nigrol, bitumen, tar or the like. The thickness H (Fig. 2) of the cover 6 is selected so that it does not collapse, taking into account the viscosity of the fluid inside the cavity 10 at a pressure less than the hydraulic fracturing pressure after cementing, which is carried out after pressure testing of the casing string 2 (Fig. 1). The higher the temperature in well 1 (Fig. 1) in the interval of installation of the hydraulic fracturing sleeve, the more viscous the fluid in cavity 10 (Fig. 2) of plug 6 should be (selected empirically).

После изготовления всех деталей собирают необходимое количество муфт ГРП. Для этого в посадочных отверстиях 8 (фиг. 2) корпуса 5 герметично фиксируют заглушки 6 при помощи резьбы 9, пресса или клея, полости 10 заглушек 6 последовательно заполняют вязким материалом и закрывают крышкой 14, которую фиксируют пружинным кольцом 16, устанавливаемым в соответствующей кольцевой проточке 17 отверстия 8, прессовой посадкой или анаэробным клеем.After manufacturing all the parts, the required number of hydraulic fracturing sleeves is assembled. To do this, plugs 6 are hermetically fixed in the mounting holes 8 (Fig. 2) of the body 5 using thread 9, a press or glue, the cavities 10 of the plugs 6 are sequentially filled with a viscous material and closed with a lid 14, which is fixed with a spring ring 16 installed in the corresponding annular groove 17 holes 8, press fit or anaerobic glue.

Толщину Н (фиг. 2) крышки 6 и толщину h (фиг. 5) мембраны 7, в том числе при наличии с наружной 12 и/или внутренней 13 кольцевыми проточками в ней, подбирают эмпирическим путем. Для этого из партии выбирают одну или несколько собранных муфт ГРП (до 10%) и проводят натурные испытания. Корпус 5 (фиг. 2) при помощи установочных резьб 18 снизу глушат пробкой (не показана), а сверху соединяют с гидравлическим насосом высокого давления (не показан). Корпус 5 помещают в патрубок (не показан) с внутренним диаметром соответствующим внутреннему диаметру скважины 1 (фиг. 1). Пространство между патрубком и корпусом 5 (фиг. 2) заполняют цементом и располагают в барокамере (не показана), имитирующей давление внутри скважины 1 (фиг. 1). После ожидания для застывания (отверждения) цемента (ОЗЦ) (применю 24 часа) гидравлическим насосом создают внутри корпуса 5 (фиг. 2) давление опрессовки, выдерживают время, необходимое для опрессовки обсадной колонны 2 (фиг. 1). После чего зацементированный корпус 5 (фиг. 2) извлекают вместе с патрубком из барокамеры отсоединяют от гидравлического насоса и проводят изнутри визуальный осмотр и не разрушаемый аппаратный контроль (исследования ультразвуковой частотой - ИУВЧ, магниторезонансные исследования - МРИ или т.п.) для определения целостности заглушек 6. Далее корпус 5 присоединяют к гидравлическому насосу и располагают в барокамере с созданием внутри давления выше давления опрессовки как минимум на 10%, но ниже давления ГРП. Неразрушаемый контроль проводят аналогичным способом (описано выше) для проверки разрушений мембран 7 заглушек 6 и целостности крышек 14. Затем в корпусе 6, расположенном в барокамере создают давление ГРП, а не разрушаемый контроль производят как изнутри корпуса 5, так и снаружи патрубка, для определения разрушений мембран, крышек и цементного камня (отвержденного цемента). Только при 100% положительном результате партия муфт ГРП допускается к работе в скважинах 1 (фиг. 1).The thickness H (Fig. 2) of the cover 6 and the thickness h (Fig. 5) of the membrane 7, including those with an outer 12 and/or inner 13 annular grooves in it, are selected empirically. To do this, one or more assembled hydraulic fracturing sleeves (up to 10%) are selected from the batch and full-scale tests are carried out. Housing 5 (Fig. 2) with the help of mounting threads 18 is jammed from below with a plug (not shown), and connected from above to a high-pressure hydraulic pump (not shown). The housing 5 is placed in a branch pipe (not shown) with an inner diameter corresponding to the inner diameter of the well 1 (Fig. 1). The space between the branch pipe and the housing 5 (Fig. 2) is filled with cement and placed in a pressure chamber (not shown), simulating the pressure inside the well 1 (Fig. 1). After waiting for solidification (curing) of cement (WZTs) (use 24 hours), a hydraulic pump creates pressure inside the housing 5 (Fig. 2), withstand the time required for pressure testing of the casing string 2 (Fig. 1). After that, the cemented body 5 (Fig. 2) is removed together with the nozzle from the pressure chamber, disconnected from the hydraulic pump and visual inspection and indestructible hardware control are carried out from the inside (ultrasonic frequency studies - IUHF, magnetic resonance studies - MRI or the like) to determine the integrity plugs 6. Next, body 5 is attached to a hydraulic pump and placed in a pressure chamber with the creation of pressure inside at least 10% higher than the pressurization pressure, but lower than the hydraulic fracturing pressure. Non-destructive testing is carried out in a similar way (described above) to check the destruction of membranes 7 of plugs 6 and the integrity of covers 14. destruction of membranes, covers and cement stone (hardened cement). Only with a 100% positive result, a batch of hydraulic fracturing sleeves is allowed to work in wells 1 (Fig. 1).

Способ ГРП осуществляют в следующей последовательности.The hydraulic fracturing method is carried out in the following sequence.

Собранные муфты ГРП при помощи резьб 18 (фиг. 2) корпуса 5 и соединительных муфт 19 последовательно встраивают в обсадную колонну 2 (фиг. 1) так, чтобы после спуска они располагались в соответствующем интервале установки скважины 1. Во время спуска отверстия 15 (фиг. 2) в крышках 14 полностью нивелируют перепады давлений внутри и снаружи корпуса 1. Обсадную колонну 2 (фиг. 1) после спуска проверяют на целостность давлением опрессовки, создаваемым внутри при помощи приустьевых насосных агрегатов (не показаны), после чего заколонное пространство обсадной колонны 2 в стволе скважины 1 заполняют цементным раствором 20. Находящийся в полости 10 (фиг. 3-5) заглушки 6 материал, полностью исключает попадание цемента в эту полость 10. Затем производят взрытие заглушек 6 (фиг. 2), крышек 14 и проведение ГРП двумя вариантами.The assembled hydraulic fracturing sleeves with the help of threads 18 (Fig. 2) of the body 5 and connecting sleeves 19 are successively built into the casing string 2 (Fig. 1) so that after descent they are located in the corresponding interval of the well installation 1. During the descent of the hole 15 (Fig. 1 2) in the covers 14, the pressure drops inside and outside the body 1 are completely leveled. The casing string 2 (Fig. 1) after descent is checked for integrity by the pressure testing created inside with the help of wellhead pumping units (not shown), after which the annular space of the casing string 2 in the wellbore 1 is filled with cement mortar 20. The material located in the cavity 10 (Fig. 3-5) of the plug 6 completely excludes the ingress of cement into this cavity 10. Then the plugs 6 (Fig. 2), covers 14 are blasted and hydraulic fracturing is carried out. two options.

Вариант 1Option 1

Осуществляют спуск в скважину 1 (фиг. 1) на колонне труб 21 двойного пакера 22 с разнесенными манжетами 23 и 24 и между ними расположенным патрубком 25 перфорированными отверстиями 26 до места установки соответствующего корпуса 5 муфты ГРП. Манжеты 23 и 24 пакера 22 обеспечивают создание герметичной полости 27 в районе соответствующей муфты ГРП. После чего вскрытие заглушек 6 и крышек 14 с открытием сообщения внутреннего канала колонны труб с соответствующим интервалом пласта 3 производят в два этапа возрастающим давлением. На первом этапе закачкой жидкости в колонне труб 21 создают избыточное давление (выше давления разрушения мембран 7 заглушек 6 и как минимум на 10% выше давления опрессовки, но меньшее давления ГРП), которое через отверстия 26 патрубка 25 передается в герметичную полость 27 и далее через отверстия 4 (фиг. 2) корпуса 5 - к заглушке 6 для разрушения мембраны 7, а на втором - в полости 27 (фиг. 1) давление ГРП, в том числе и кислотного, с разрушением крышки 14, давление к которой передается через отверстия 4 (фиг. 2) и боковые каналы 11 заглушки 6 (так как полость 10 обычно перекрыта разрушенной мембраной 7), отвердевшего цементного раствора 20 (цементного камня - фиг. 1) и закачкой расклинивающего агента (песка, проппанта или т.п.) в пласт 3 для проведения ГРП. Абразивные частицы расклинивающего агента и/или кислота быстро разрушают как мембрану 7 (фиг. 2) и крышку 14, так и саму заглушку 6, так как они изготовлены из мягкого, легко разрушаемого и/или кислоторастворимого материала. Вариант 2.The descent into the well 1 (Fig. 1) is carried out on a pipe string 21 of a double packer 22 with spaced cuffs 23 and 24 and a branch pipe 25 located between them with perforated holes 26 to the installation site of the corresponding body 5 of the hydraulic fracturing sleeve. Cuffs 23 and 24 of the packer 22 provide the creation of a sealed cavity 27 in the area of the corresponding hydraulic fracturing sleeve. After that, the opening of the plugs 6 and covers 14 with the opening of the communication of the internal channel of the pipe string with the corresponding interval of the formation 3 is carried out in two stages by increasing pressure. At the first stage, by pumping liquid in the pipe string 21, excess pressure is created (higher than the pressure of destruction of the membranes 7 of the plugs 6 and at least 10% higher than the pressurization pressure, but less than the hydraulic fracturing pressure), which is transmitted through the holes 26 of the branch pipe 25 to the sealed cavity 27 and further through holes 4 (Fig. 2) of the body 5 - to the plug 6 for the destruction of the membrane 7, and on the second - in the cavity 27 (Fig. 1) hydraulic fracturing pressure, including acid, with the destruction of the cover 14, the pressure to which is transmitted through the holes 4 (Fig. 2) and side channels 11 of the plug 6 (since the cavity 10 is usually blocked by a broken membrane 7), hardened cement slurry 20 (cement stone - Fig. 1) and injection of a proppant (sand, proppant, etc.) into formation 3 for hydraulic fracturing. The abrasive particles of the proppant and/or the acid quickly destroy both the membrane 7 (FIG. 2) and the cover 14, as well as the plug 6 itself, since they are made of a soft, easily eroded and/or acid soluble material. Option 2.

Вскрытие заглушек 6 (фиг. 1) и крышек 14 с открытием сообщения внутреннего канала колонны труб с соответствующим интервалом пласта 3 производят в два этапа возрастающим давлением. На первом этапе закачкой жидкости в обсадной колонне 2 создают избыточное давление (выше давления разрушения мембран 7 заглушек 6 и как минимум на 10% выше давления опрессовки, но меньшее давления ГРП), которое через отверстия 4 (фиг. 2) корпуса 5 предается к заглушке 6 для разрушения мембраны 7, а на втором - осуществляют спуск в скважину 1 (фиг. 1) на колонне труб 21 двойного пакера 22 с разнесенными манжетами 23 и 24 и между ними расположенным патрубком 25 перфорированными отверстиями 26 до места установки соответствующего корпуса 5 муфты ГРП. Манжеты 23 и 24 пакера 22 обеспечивают создание герметичной полости 27 в районе соответствующей муфты ГРП. После чего закачкой по колонне труб 21 жидкости с расклинивающим агентом создают в полости 27 давление ГРП, в том числе и кислотного, с разрушением крышки 14, давление к которой передается через отверстия 4 (фиг. 2) и боковые каналы 11 заглушки 6, отвердевшего цементного раствора 20 (цементного камня - фиг. 1) и закачкой расклинивающего агента в пласт 3 для проведениния ГРП. Абразивные частицы расклинивающего агента и/или кислота быстро разрушают как мембрану 7 (фиг. 2) и крышку 14, так и саму заглушку 6, так как они изготовлены из мягкого, легко разрушаемого и/или кислоторастворимого материала.The opening of the plugs 6 (Fig. 1) and covers 14 with the opening of the communication of the internal channel of the pipe string with the corresponding interval of the formation 3 is carried out in two stages by increasing pressure. At the first stage, by pumping fluid in the casing string 2, an excess pressure is created (higher than the pressure of the membranes 7 of the plugs 6 and at least 10% higher than the pressure test pressure, but less than the hydraulic fracturing pressure), which is transmitted through the holes 4 (Fig. 2) of the body 5 to the plug 6 to destroy the membrane 7, and on the second one, a double packer 22 is lowered into the well 1 (Fig. 1) on a pipe string 21 with spaced cuffs 23 and 24 and a branch pipe 25 located between them with perforated holes 26 to the installation site of the corresponding body 5 of the hydraulic fracturing sleeve . Cuffs 23 and 24 of the packer 22 provide the creation of a sealed cavity 27 in the area of the corresponding hydraulic fracturing sleeve. After that, by pumping a liquid with a proppant through the pipe string 21, hydraulic fracturing pressure is created in the cavity 27, including acid, with the destruction of the cover 14, the pressure to which is transmitted through the holes 4 (Fig. 2) and side channels 11 of the plug 6, hardened cement mortar 20 (cement stone - Fig. 1) and injection of a proppant into formation 3 for hydraulic fracturing. The abrasive particles of the proppant and/or the acid quickly destroy both the membrane 7 (FIG. 2) and the cover 14, as well as the plug 6 itself, since they are made of a soft, easily eroded and/or acid soluble material.

Так как все корпуса 5 всех муфт ГРП имеют одинаковый размер, то двойной пакер 22 (фиг. 1) можно использовать одной и той же конструкции для проведения во всех муфтах ГРП данной обсадной колонны. А последовательность проведение ГРП интервалов пласта 3 через соответствующие муфты ГРП может проводиться в любой последовательности, выбранной заказчиком.Since all casings 5 of all hydraulic fracturing sleeves are of the same size, the double packer 22 (Fig. 1) can be used of the same design for carrying out hydraulic fracturing sleeves of a given casing string. And the sequence of fracturing intervals of formation 3 through the corresponding fracturing sleeves can be carried out in any sequence chosen by the customer.

За 4 месяца на Демкинском и Онбийском месторождении было установлено и успешно активировано порядка 30 муфт на 8 скважинах (5 скважин - по первому варианту способа, и 3 - по второму), в среднем по 3-4 муфты на скважину. Как показали геофизические исследования: были разрушены все мембраны 7 (фиг. 2) заглушек 6 и крышки 14 с вскрытием отвердевшего цементного раствора 20 (фиг. 1) в заколонном пространстве обсадной колонны 2. Все технологические операции проведены в соответствии с требованиями заказчиков (4 скважин - с применением кислоторастворимых заглушек 6 и крышек 14 при кислотном ГРП, а 2 скважины - с применением для кислоторастворимых заглушек 6 и крышек 14 кислотной предоторочки перед ГРП с объемом 1 и 3 м³ соляной кислоты соответственно).For 4 months at the Demkinskoye and Onbiyskoye fields, about 30 sleeves were installed and successfully activated in 8 wells (5 wells - according to the first version of the method, and 3 - according to the second), on average 3-4 sleeves per well. As geophysical studies showed: all membranes 7 (Fig. 2) of plugs 6 and covers 14 were destroyed with the opening of the hardened cement mortar 20 (Fig. 1) in the annular space of the casing string 2. All technological operations were carried out in accordance with the requirements of customers (4 wells - with the use of acid-soluble plugs 6 and caps 14 during acid fracturing, and 2 wells - with the use of acid-soluble plugs 6 and caps 14 before hydraulic fracturing with a volume of 1 and 3 m ^{3 of} hydrochloric acid, respectively).

Предлагаемый способ гидравлического разрыва пласта и муфта для его осуществления позволяют расширить область применения за счет использования в скважинах, вскрывающих пласт, имеющий высокое пластовое давление и/или низкую проницаемость, проводить операции с учетом давления опрессовки компоновки обсадной колонны с одной или несколькими муфтами ГРП, производить разрыв не менее 95% мембран при давлении их разрыва и обеспечить качественное цементирование обсадной колонны за счет использования мембран, рассчитанных на выдерживание давление опрессовки, и вязкой в пластовых условиях жидкости внутри заглушек с мембранами, а также крышки, не разрушающейся при давлении меньшим давления ГРП после цементирования.The proposed method of hydraulic fracturing and a sleeve for its implementation allow expanding the scope of application through the use in wells penetrating a formation with high reservoir pressure and / or low permeability, to carry out operations taking into account the pressure testing of the casing assembly with one or more hydraulic fracturing sleeves, to perform rupture of at least 95% of the membranes at their burst pressure and ensure high-quality cementing of the casing string through the use of membranes designed to withstand pressure testing, and a viscous fluid in reservoir conditions inside the plugs with membranes, as well as a cover that does not collapse at a pressure less than the hydraulic fracturing pressure after cementing.

Claims

1. The method of hydraulic fracturing - hydraulic fracturing, which includes running at least one hydraulic fracturing sleeve as part of the casing string, consisting of a cylindrical body with radial holes made in it, in which plugs with bursting discs and caps are installed, in a given interval of the wellbore, cementing the annulus space of the wellbore, technological holding for cement hardening, lowering into the well on a string of pipes of a double packer with spaced sleeves and a perforated branch pipe between them to the installation site of the hydraulic fracturing sleeve, the sleeves of which provide the creation of a sealed cavity in the area of the corresponding hydraulic fracturing sleeve, initiation of excess fracturing pressure inside the string pipes, ensuring the destruction of the membranes of the plugs, removal of the plug with the destruction of the cement stone outside the sleeve and opening the connection of the internal channel of the pipe string with the corresponding interval of the formation for subsequent hydraulic fracturing with the injection of a composition to enhance the fracturing, extraction of double pa kera to the surface or moving it to the installation site of another unopened sleeve, characterized in that before assembling the sleeve, the membranes of the plugs are made with the ability to withstand a pressure not less than 7% greater than the pressure of the casing pressure test, and each cover is equipped with a central hole, excluding the outflow of a viscous liquid pumped into the plug cavity when lowering into the well, and the viscosity of the injected liquid in reservoir conditions, the thickness and diameter of the hole in the cover are selected so that after the plug membrane ruptures, this liquid flows out through the hole, and the cover does not collapse at a pressure less than hydraulic fracturing pressure after cementing, which is carried out after the casing string is pressure tested with the appropriate pressure, while opening the plugs and covers with the opening of the connection of the internal channel of the pipe string with the corresponding formation interval is carried out in two stages with increasing pressure, at the first stage pressure is created to destroy the membrane, but less e hydraulic fracturing pressure, and on the second - hydraulic fracturing pressure, including acid, with the destruction of the cement stone cover and hydraulic fracturing.

2. The method of hydraulic fracturing - hydraulic fracturing, which includes running at least one hydraulic fracturing sleeve as part of the casing string, consisting of a cylindrical body with radial holes made in it, in which plugs with bursting discs and caps are installed, in a given interval of the wellbore, cementing the annulus wellbore space, technological exposure for cement hardening, initiation of excessive fracturing pressure inside the pipe string, ensuring the destruction of the plug membranes, removal of the cover with the destruction of the cement stone outside the sleeve and opening the communication of the internal channel of the casing string with the formation, lowering into the well on the pipe string of a double packer with spaced sleeves and a perforated branch pipe between them up to the location of the hydraulic fracturing sleeve, the sleeves of which provide the creation of a sealed cavity in the area of the corresponding hydraulic fracturing sleeve for subsequent hydraulic fracturing with the injection of a composition to enhance the fracturing, extraction of the double packer to the surface or moving it to the place of installation of another sleeve for hydraulic fracturing of the corresponding interval, characterized in that before assembling the sleeve, the membranes of the plugs are made with the ability to withstand a pressure not less than 7% higher than the pressure of the casing pressure test, and each cover is equipped with a central hole, excluding the outflow of a viscous liquid pumped into the plug cavity when lowering into the well, and the viscosity of the injected liquid in reservoir conditions, the thickness and diameter of the hole in the cover are selected so that after the plug membrane ruptures, this liquid flows out through the hole, and the cover does not collapse at a pressure less than frac pressure after cementing, which is carried out after the casing is pressure tested with the appropriate pressure, after the casing is cemented, the membranes of all plugs are simultaneously destroyed by excessive pressure inside the casing before the double packer is lowered to destroy the cement stone cover and conduct hydraulic fracturing , including acid.

3. Clutch for hydraulic fracturing - hydraulic fracturing, including a hollow cylindrical body with radial holes made in it evenly along the length and perimeter, with plugs with bursting discs installed in them, covers blocking the flow of fluid to the bursting discs from the outside of the hydraulic fracturing coupling, cavities between the fracturing membranes and caps filled with liquid, characterized in that longitudinal grooves are made in the cavity of the plug along the perimeter for the flow of liquid after the destruction of the plug membrane, and the membrane is designed to withstand a pressure not less than 7% higher than the pressure of the casing string, but less fracturing pressure, and each cap is equipped with a central hole, which prevents leakage of the fluid placed in the plug cavity when lowering into the well, and the viscosity of this fluid in reservoir conditions, the thickness and diameter of the hole in the cap are selected so that after the plug membrane ruptures, this fluid flows out through hole , and the cover did not collapse at a pressure less than the hydraulic fracturing pressure after cementing.

4. Clutch for hydraulic fracturing - hydraulic fracturing according to claim 3, characterized in that the plug and / or membrane is made of an acid-soluble material during acid fracturing or hydraulic fracturing with an acid pre-rib.