RU2798549C1 - Hydraulic fracture port insert and hydraulic fracturing sleeve with fracture port insert - Google Patents

Abstract

FIELD: oil industry.

SUBSTANCE: group of inventions can be used for hydraulic fracturing of underground formations. The insert of the fracture port of the hydraulic fracturing sleeve comprises an annular pad made detachable and consisting two parts, upper and lower ones with an external thread. A bursting disc, a protective disk with a central hole and a C-shaped locking element are installed between the pads by means of a threaded connection. A groove for a threaded connection is made in the upper part of the annular pad. In the lower part of the annular pad, on its upper and lower ends, annular grooves with sealing rings are made. The protective disc is placed over the top of the annular pad to form an internal grease chamber above the bursting disc. The C-shaped locking element is mounted on top of the protective disk. The bursting disc is made of calibrated sheet. The hydraulic fracturing sleeve consists of an elongated tubular body with an axial hole, threaded at both ends. Along the generatrix of the body, there are arranged in rows from one to four, four discontinuous ports in each row at an equal distance from one another along the circumference. The ports are made in the form of a cylindrical stepped hole. The first and second steps in the direction from the axial hole are made with an internal thread. The first stage is equipped with a protective annular cap with an external thread on the annular surface and a bottom with a central hole. The second stage is equipped with a fracture port insert with a split annular pad with a bursting disc.

EFFECT: increasing the reliability of the sleeve by ensuring the simultaneous rupture of all rupture discs of the inserts and the reliability of fixing the sleeve in the well after cementing.

9 cl, 11 dwg

Description

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к конструктивным узлам и устройствам в составе обсадных колонн нефтяных и газодобывающих скважин, и может быть использована для гидроразрыва подземных пластов, в частности, в труднодоступных нефтегазоносных горизонтах.SUBSTANCE: group of inventions relates to the oil industry, namely to structural components and devices in the casing of oil and gas wells, and can be used for hydraulic fracturing of underground formations, in particular, in hard-to-reach oil and gas horizons.

Проблемы нефтегазодобычи в настоящее время становятся все более актуальными, что приводит к тому, что устройствам для доступа к подземным пластам, направленным на интенсификацию притока нефти или газа, уделяется все большее внимание.The problems of oil and gas production are currently becoming more and more urgent, which leads to the fact that devices for accessing underground reservoirs, aimed at intensifying the inflow of oil or gas, are receiving increasing attention.

Для интенсификации добычи нефти и газов из подземных пластов, содержащих углеводороды, используют технологию гидравлического разрыва. Гидроразрыв проводится для создания в подземных пластах трещин под действием жидкости, закачиваемой под давлением. Через трещины в подземных пластах, образованные в результате гидроразрыва, и извлекают углеводороды.To intensify the production of oil and gases from underground reservoirs containing hydrocarbons, hydraulic fracturing technology is used. Hydraulic fracturing is carried out to create cracks in underground formations under the action of a fluid injected under pressure. Through cracks in underground formations formed as a result of hydraulic fracturing, hydrocarbons are extracted.

После бурения нефтяных и газовых скважин их стволы обустраивают так называемыми обсадными колоннами, которые опускают в пробуренную скважину с последующим их цементированием. Обсадные колонны выполнены, как правило, из секционированных металлических труб, секции которых соединены трубчатыми металлическими муфтами с портами для гидроразрыва пластов, содержащими узлы вставок с разрывными мембранами, которые взламываются давлением жидкости, закачиваемой в обсадную колонну для гидроразрыва пластов. В зависимости от давления на определенной глубине в скважине, используют разрывные мембраны, изготовленные на соответствующее давление.After drilling oil and gas wells, their trunks are equipped with so-called casing strings, which are lowered into the drilled well with their subsequent cementing. Casing strings are made, as a rule, of sectioned metal pipes, sections of which are connected by tubular metal couplings to hydraulic fracturing ports containing insert assemblies with bursting discs, which are cracked by the pressure of the fluid pumped into the hydraulic fracturing casing string. Depending on the pressure at a certain depth in the well, bursting discs made for the appropriate pressure are used.

Проблемой, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является расширение арсенала устройств, позволяющих интенсифицировать процесс нефте-газодобычи из подземных пластов.The problem to be solved by the claimed group of inventions is the expansion of the arsenal of devices that make it possible to intensify the process of oil and gas production from underground reservoirs.

Известны многочисленные конструкции как узлов вставок разрывных портов муфт гидроразрыва пласта (далее - ГРП), так и самих муфт с использованием подобных узлов вставок.Numerous designs are known as insertion assemblies of fractured ports of hydraulic fracturing sleeves (hereinafter referred to as hydraulic fracturing), and the sleeves themselves using such insertion assemblies.

Известен узел разрывной мембраны с порогом разрывающего давления, при этом разрывная мембрана герметично зацеплена с портом и блокирует прохождение жидкости через порт, будучи неповрежденной. Для удерживания разрывной мембраны в герметичном зацеплении с отверстием установлены фиксатор, который ввинчен по резьбе, и колпачок, герметично зацепленный с портом и расположенный на расстоянии от разрывной мембраны, при этом колпачок блокирует прохождение жидкости через порт в неповрежденном состоянии, и при этом фиксатор, разрывная мембрана и колпачок образуют камеру. Камера может содержать жидкость, пока разрывная мембрана не повреждена под давлением, которое способствует разрыву разрывной мембраны. Для герметизации узла используют защитную мастику (силиконовый герметик) и уплотнительные кольца. Известный узел может быть использован многократно, ограничиваясь заменой фактически только разрывной мембраны /Патент US 9765594, Е21В 34/10; Е21В 31/06; Е21В 43/26, 2017 г./.A rupture disc assembly with a bursting pressure threshold is known, wherein the rupture disc is hermetically engaged with a port and blocks fluid from passing through the port while being intact. To hold the bursting disc in tight engagement with the hole, a retainer is installed, which is screwed along the thread, and a cap, hermetically engaged with the port and located at a distance from the bursting disc, while the cap blocks the passage of fluid through the port in an intact state, and at the same time, the retainer, bursting membrane and cap form a chamber. The chamber may contain liquid as long as the rupture disc is not damaged by pressure that promotes rupture of the rupture disc. To seal the assembly, a protective mastic (silicone sealant) and o-rings are used. Known node can be used repeatedly, limited to the replacement of virtually only bursting disc /Patent US 9765594, E21V 34/10; E21B 31/06; E21B 43/26, 2017/.

Недостатками известного устройства являются недостаточное центрирование разрывной мембраны при установке, а также использование для герметизации узла уплотнительных колец разного диаметра, что приводит к возможному перекосу разрывной мембраны при установке и срабатывании.The disadvantages of the known device are the insufficient centering of the bursting disc during installation, as well as the use of sealing rings of different diameters for sealing the assembly, which leads to a possible distortion of the bursting disc during installation and operation.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является узел вставки разрывного порта муфты скважинного перфоратора, содержащий кольцевой вкладыш с наружной резьбой, разрывной мембраной (сердечником) - центральной нижней частью, очерченной V-образной канавкой, и кольцевой проточкой с уплотнительным кольцом, камеру с консистентной смазкой, защитный диск с центральным отверстием и С-образный стопорный элемент, размещенный поверх защитного диска. Давление жидкости, закачиваемой в обсадную колонну, вынуждает сердечник вкладыша отрываться от вставки по периферии, очерченной V-образной канавкой, выполняя функцию разрывной мембраны и, двигаясь с высокой скоростью через камеру с консистентной смазкой и смещая защитный диск с центральным отверстием, позволяет обрабатывающей жидкости вытекать через отверстие в обсадной колонне и разрушать цемент и целевой подземный пласт, пробивая их. /Патент US 9228421, Е21В 43/114, Е21В 43/26, 2016 г./The closest in technical essence to the proposed one is the insertion of the break port of the downhole perforator sleeve, containing an annular insert with an external thread, a bursting disc (core) - the central lower part outlined by a V-shaped groove, and an annular groove with a sealing ring, a chamber with grease , a protective disk with a central hole and a C-shaped locking element placed on top of the protective disk. The pressure of the fluid pumped into the casing forces the liner core to break away from the insert at the periphery defined by the V-groove, acting as a bursting disc and moving at high speed through the grease chamber and displacing the protective disk with a central hole, allows the treatment fluid to flow out through a hole in the casing string and destroy the cement and the target subterranean formation by punching them. /Patent US 9228421, E21B 43/114, E21B 43/26, 2016/

Недостатками известного устройства являются сложность изготовления конфигурации кольцевого вкладыша с сердечником, выполняющим функцию разрывной мембраны, а так же то, что узел вставки является одноразовым, поскольку из-за отрыва сердечника целостность вставки нарушается, и для повторного использования необходима замена всего кольцевого вкладыша, что является экономически нецелесообразным.The disadvantages of the known device are the complexity of manufacturing the configuration of the annular insert with a core that performs the function of a bursting disc, as well as the fact that the insert assembly is disposable, because due to the separation of the core, the integrity of the insert is violated, and for reuse it is necessary to replace the entire annular insert, which is economically impractical.

Технический результат от использования предложенного узла вставки разрывного порта муфты ГРП (далее - узел вставки) заключается в его удешевлении за счет упрощения изготовления при одновременном повышении точности его установки и срабатывания.The technical result of using the proposed insertion unit of the hydraulic fracturing sleeve rupture port (hereinafter referred to as the insertion unit) is to reduce its cost by simplifying manufacturing while improving the accuracy of its installation and actuation.

Кроме того, узел вставки обладает возможностью многократной замены в нем разрывной мембраны, как на аналогичную, так и на необходимую другую, что является важным аспектом при его эксплуатации.In addition, the insert unit has the ability to repeatedly replace the bursting disc in it, both with a similar one and with a necessary other, which is an important aspect in its operation.

Проблема решается, а технический результат в части узла вставки достигается за счет того, что узел вставки муфты гидроразрыва пласта содержит кольцевой вкладыш, выполненный разъемным из двух частей - верхней и нижней с наружной резьбой, между которыми посредством резьбового соединения установлена разрывная мембрана, защитный диск с центральным отверстием и С-образный стопорный элемент, причем в верхней части кольцевого вкладыша выполнен паз под резьбовое соединение, в нижней части кольцевого вкладыша на верхнем и нижнем его торцах выполнены кольцевые проточки с уплотнительными кольцами, защитный диск размещен над верхней частью кольцевого вкладыша с образованием над разрывной мембраной внутренней камеры для консистентной смазки, С-образный стопорный элемент установлен поверх защитного диска, а разрывная мембрана выполнена из калиброванного листа.The problem is solved, and the technical result in terms of the insert unit is achieved due to the fact that the insert unit of the hydraulic fracturing sleeve contains an annular insert made of two parts - upper and lower with an external thread, between which a bursting disc is installed by means of a threaded connection, a protective disk with a central hole and a C-shaped locking element, and in the upper part of the annular insert there is a groove for a threaded connection, in the lower part of the annular insert on its upper and lower ends there are annular grooves with sealing rings, the protective disk is placed above the upper part of the annular insert with the formation of a rupture disc of the inner grease chamber, the C-shaped locking element is mounted on top of the protective disk, and the rupture disc is made of calibrated sheet.

Предпочтительно, что паз под резьбовое соединение выполнен крестообразным и снабжен сквозными резьбовыми отверстиями.Preferably, the groove for the threaded connection is cross-shaped and provided with through threaded holes.

В предпочтительном варианте в качестве резьбового соединения используют винты с потайными головками.Preferably, countersunk screws are used as the threaded connection.

Группа изобретений поясняется чертежами.The group of inventions is illustrated by drawings.

Для большей наглядности соотношения между отдельными элементами на чертежах изменены.For greater clarity, the ratios between the individual elements in the drawings have been changed.

На Фиг. 1 схематически изображен вертикальный разрез узла вставки с разъемным кольцевым вкладышем; на Фиг. 2. - вид в аксонометрии сборочных единиц узла на Фиг. 1; на Фиг. 3-вид в аксонометрии сборки разъемного кольцевого вкладыша; на Фиг. 4 - схематически изображен вертикальный разрез муфты ГРП; на Фиг. 5 - узел А муфты ГРП на Фиг. 4 - многоступенчатый разрывной порт; на Фиг. 6 - узел Б муфты ГРП на Фиг. 4 - многоступенчатый разрывной порт с защитным кольцевым колпачком на первой ступени и узлом вставки с разъемным кольцевым вкладышем Фиг. 1 на второй ступени; на Фиг. 7 - вид в аксонометрии муфты ГРП с расположением разрывных портов в четыре ряда; на Фиг. 8 - вид в аксонометрии муфты ГРП с расположением в два ряда разрывных портов на выступающем воротнике; на Фиг. 9 -вид в аксонометрии муфты ГРП с выступающим воротником, разделенным продольными пазами на секции; на Фиг. 10 - вид в аксонометрии муфты ГРП с выступающим воротником, разделенным продольными пазами на секции и парными поперечными прорезями в каждой секции, соединенными между собой посредством круглых отверстий и расположенными по обе стороны от каждого разрывного порта; на Фиг. 11 - вид в плане муфты ГРП с выступающим воротником, разделенным продольными пазами на секции и парными прорезями в каждой секции воротника, расположенными по обе стороны от каждого разрывного порта под углом одна к другой и к продольной оси трубчатого корпуса.On FIG. 1 is a schematic vertical section of an insert assembly with a split annular insert; in FIG. 2. is a perspective view of the assembly units of the assembly in FIG. 1; in FIG. 3 is a perspective view of the split ring insert assembly; in FIG. 4 - schematically shows a vertical section of the hydraulic fracturing sleeve; in FIG. 5 - node A of the hydraulic fracturing sleeve in Fig. 4 - multi-stage burst port; in FIG. 6 - node B of the hydraulic fracturing sleeve in Fig. 4 - multi-stage rupture port with a protective annular cap on the first stage and an insertion unit with a split annular insert FIG. 1 on the second stage; in FIG. 7 is a perspective view of a hydraulic fracturing sleeve with four rows of burst ports; in FIG. 8 is a perspective view of a hydraulic fracturing sleeve with two rows of burst ports on a protruding collar; in FIG. 9 is a perspective view of a hydraulic fracturing sleeve with a protruding collar divided into sections by longitudinal grooves; in FIG. 10 is a perspective view of a hydraulic fracturing sleeve with a protruding collar divided by longitudinal slots into sections and paired transverse slots in each section, interconnected by means of round holes and located on both sides of each fracture port; in FIG. 11 is a plan view of a hydraulic fracturing collar with a protruding collar divided by longitudinal slots into sections and paired slots in each section of the collar located on both sides of each fracture port at an angle to one another and to the longitudinal axis of the tubular body.

Узел вставки (Фиг. 1) содержит кольцевой вкладыш с наружной резьбой, выполненный разъемным из двух частей - верхней 1 и нижней 2, между которыми размещена разрывная мембрана 3, над верхней частью вкладыша 1 расположен защитный диск 4 с центральным отверстием 5. Над защитным диском 4 установлен Сообразный стопорный элемент 6. В нижней части 2 кольцевого вкладыша на ее верхнем и нижнем торцах выполнены проточки с размещенными в них уплотнительными кольцами круглого сечения 7. Между разрывной мембраной 3 и защитным диском 4 внутри верхней части кольцевого вкладыша 1 образована камера для консистентной смазки 8. Верхняя 1 и нижняя 2 части кольцевого вкладыша и разрывная мембрана 3 соединены резьбовым соединением 9, при этом (Фиг. 2) на торце верхней части 1 кольцевого вкладыша, размещенной под защитным диском 4, выполнен крестообразный паз 10 со сквозными резьбовыми отверстиями (на чертеже не показаны), например, под потайные головки 11 винтов 12 винтового соединения, разрывная мембрана 3 снабжена отверстиями 13 для прохода винтов 12, а нижняя часть 2 кольцевого вкладыша снабжена глухими резьбовыми отверстиями 14. Разрывная мембрана 3 выполнена из калиброванного листа.The insert assembly (Fig. 1) contains an annular insert with an external thread, made detachable from two parts - upper 1 and lower 2, between which a bursting disc 3 is placed, a protective disk 4 with a central hole 5 is located above the upper part of the insert 1. Above the protective disk 4, a conformable locking element 6 is installed. In the lower part 2 of the annular insert, on its upper and lower ends, grooves are made with O-rings 7 placed in them. 8. The upper 1 and lower 2 parts of the annular insert and the bursting disc 3 are connected by a threaded connection 9, while (Fig. 2) at the end of the upper part 1 of the annular insert, placed under the protective disk 4, a cross-shaped groove 10 with through threaded holes (on not shown in the drawing), for example, under the countersunk heads 11 of the screws 12 of the screw connection, the bursting disc 3 is provided with holes 13 for the passage of screws 12, and the lower part 2 of the annular insert is provided with blind threaded holes 14. The bursting disc 3 is made of a calibrated sheet.

Узел вставки с разъемным кольцевым вкладышем помещают в разрывной порт (порты) муфты гидроразрыва пласта (далее - ГРП), для чего отдельно собирают кольцевой вкладыш - в кольцевые проточки нижней части кольцевого вкладыша на верхнем и нижнем его торцах устанавливают уплотнительные кольца 7, затем на нижнюю часть кольцевого вкладыша 2 укладывают разрывную мембрану 3 и верхнюю часть 1 кольцевого вкладыша. Резьбовым соединением, в частности, с использованием винтов с потайной головкой, соединяют между собой верхнюю часть 1 кольцевого вкладыша с наружной резьбой, разрывную мембрану 3 и нижнюю часть 2 кольцевого вкладыша с наружной резьбой путем пропуска винтов 12 через отверстия для прохода 13 в глухие резьбовые отверстия 14 нижней части 2 кольцевого вкладыша, при этом головки 11 винтов 12 убираются в крестообразный паз 10. Собранный из верхней 1 и нижней 2 частей кольцевой вкладыш с расположенной между ними разрывной мембраной 3 (Фиг. 3) ввинчивают посредством установочного инструмента в разрывной порт (порты) муфты ГРП. Внутри верхней части 1 кольцевого вкладыша над разрывной мембраной 3 образуется камера для консистентной смазки 8. Камеру 8 заполняют консистентной смазкой на основе нефтяного или синтетического масла. Сверху на кольцевой вкладыш, ограничивая камеру 8, укладывают защитный диск 4. Сверху защитного диска 4 устанавливают С-образный стопорный элемент 6, удерживающий узел вставки и предупреждающий его от возможных перекосов. Уплотнительные кольца 7 одинакового размера, разъемный кольцевой вкладыш с резьбовым соединением и С-образный стопорный элемент 6 обеспечивают плотность и лучшее центрирование установки разрывной мембраны 3.The insert assembly with a detachable annular insert is placed in the fracture port(s) of the hydraulic fracturing sleeve (hereinafter referred to as hydraulic fracturing), for which the annular insert is assembled separately - sealing rings 7 are installed in the annular grooves of the lower part of the annular insert on its upper and lower ends, then on the lower part of the annular liner 2 lay bursting disc 3 and the upper part 1 of the annular liner. Threaded connection, in particular, using screws with a countersunk head, connects the upper part 1 of the annular insert with an external thread, the bursting disc 3 and the lower part 2 of the annular insert with an external thread by passing the screws 12 through the holes for passage 13 into blind threaded holes 14 of the lower part 2 of the annular liner, while the heads 11 of the screws 12 are removed into the cross-shaped groove 10. The annular liner assembled from the upper 1 and lower 2 parts with a bursting disc 3 located between them (Fig. 3) is screwed into the rupture port (ports ) hydraulic fracturing sleeves. Within the upper part 1 of the annular insert, above the bursting disc 3, a grease chamber 8 is formed. The chamber 8 is filled with a petroleum or synthetic oil based grease. A protective disc 4 is placed on top of the annular insert, limiting the chamber 8. A C-shaped locking element 6 is installed on top of the protective disc 4, holding the insert assembly and preventing it from possible distortions. O-rings 7 of the same size, a split ring insert with a threaded connection and a C-shaped locking element 6 provide tightness and better centering of the bursting disc 3 installation.

Муфту (муфты) ГРП в составе обсадной колонны устанавливают в скважине. Для обеспечения герметичности между обсадной колонной, содержащей муфты ГРП, и скважиной производят цементацию кольцевого пространства между ними.The fracturing sleeve(s) as part of the casing string is installed in the well. To ensure tightness between the casing string containing hydraulic fracturing sleeves and the well, an annular space is cemented between them.

Защитный диск 4 с центральным отверстием 5 устанавливают для защиты разрывной мембраны 3 от проникновения цементно-песчаной смеси и мусора в процессе цементации, для исключения вымывания консистентной смазки, а также от воздействия на разрывную мембрану 3 давления из кольцевого пространства между муфтой ГРП и скважиной. Консистентная смазка, обладая высокой степенью адгезии, хорошо удерживается на поверхностях, а излишки консистентной смазки из камеры 8 выводятся через центральное отверстие 5 защитного диска 4, которое за счет отвода излишек консистентной смазки позволяет выравнивать давление между камерой 8 и кольцевым пространством между муфтой ГРП и стволом скважины.Protective disc 4 with a central hole 5 is installed to protect the bursting disc 3 from penetration of the cement-sand mixture and debris during the cementing process, to prevent leaching of grease, as well as from exposing the bursting disc 3 to pressure from the annular space between the hydraulic fracturing sleeve and the well. Grease, having a high degree of adhesion, is well retained on surfaces, and excess grease is removed from chamber 8 through the central hole 5 of the protective disk 4, which, due to the removal of excess grease, allows equalizing the pressure between chamber 8 and the annulus between the hydraulic fracturing sleeve and the wellbore wells.

Калиброванный лист разрывной мембраны 3 изготавливают из металлического листа методом холодной прокатки. Холодный прокат позволяет получить однородность свойств материала и обеспечивает необходимую толщину листа с необходимым допуском без задиров и царапин. Анизотропия механических свойств по толщине листа минимальная. Использование калиброванного листа позволяет получить разрывную мембрану 3 более точной обработки по толщине, которая не требует никакой механической доводки ни точением, ни фрезерованием, а позволяет удешевить узел вставки за счет упрощения изготовления при одновременном повышении точности срабатывания.The calibrated bursting disc sheet 3 is made from a metal sheet by cold rolling. Cold rolling makes it possible to obtain uniformity of material properties and provides the required sheet thickness with the required tolerance without burrs and scratches. The anisotropy of mechanical properties across the sheet thickness is minimal. The use of a calibrated sheet makes it possible to obtain a bursting disc 3 with a more precise processing in thickness, which does not require any mechanical finishing either by turning or milling, but makes it possible to reduce the cost of the insert unit by simplifying manufacturing while increasing the accuracy of operation.

Разрывные мембраны имеют различную толщину, которая пропорциональна давлению их разрушения (разрыва). Толщину подбирают в зависимости от необходимого давления, исходя из геолого-технических параметров скважины. Чем больше толщина разрывной мембраны 3, тем выше давление должно быть приложено для ее разрушения. Как правило, изначально устанавливают давление, при котором будет произведен гидроразрыв пласта, при этом в муфту ГРП устанавливают узел вставки с толщиной разрывной мембраны 3, изготовленной на соответствующее давление.Rupture discs have different thickness, which is proportional to the pressure of their destruction (rupture). The thickness is selected depending on the required pressure, based on the geological and technical parameters of the well. The greater the thickness of the bursting disc 3, the higher the pressure must be applied to destroy it. As a rule, initially the pressure is set at which the formation will be hydraulically fractured, while an insert unit with a thickness of the bursting disc 3, made for the corresponding pressure, is installed in the hydraulic fracturing sleeve.

В обсадную колонну, содержащую в своем составе муфты ГРП, после цементации кольцевого пространства между ней и скважиной под высоким давлением закачивают рабочую среду - жидкость, которая, проникая в муфту ГРП, поступает в разрывные порты, где происходит разрушение разрывной мембраны 3 узла вставки. Кроме того, что камеру 8 заполняют консистентной смазкой, для разрушенных фрагментов разрывной мембраны 3, она выполняет роль разгонного пространства, в котором фрагменты разрывной мембраны 3 вылетают со скоростью, приобретая кинетическую энергию, происходит последующее разрушение цементного кольца вокруг обсадной колонны, в подземный пласт закачивают необходимый объем жидкости для его гидроразрыва с образованием трещин, через которые нефть и/или газ могут быть извлечены.After cementation of the annular space between it and the well, a working medium is pumped into the casing string, which contains hydraulic fracturing sleeves, under high pressure - a liquid that, penetrating the hydraulic fracturing sleeve, enters the burst ports, where the bursting disc 3 of the insert unit is destroyed. In addition to the fact that the chamber 8 is filled with grease, for the destroyed fragments of the bursting disc 3, it acts as an accelerating space in which the fragments of the bursting disc 3 fly out at a speed, acquiring kinetic energy, the subsequent destruction of the cement ring around the casing occurs, the required volume of fluid to fracture it to form fractures through which oil and/or gas can be extracted.

При разрушении разрывной мембраны 3 опорные элементы конструкции узла вставки - верхняя и нижняя части разъемного кольцевого вкладыша остаются неповрежденными, что позволяет при замене разрушенной разрывной мембраны 3 использовать узел вставки многократно. При этом, заменяя только лишь разрывную мембрану 3 на любую, рассчитанную на заданное давление разрыва, узел вставки может быть использован в широком диапазоне муфт ГРП.When the bursting disc 3 is destroyed, the supporting structural elements of the insert assembly - the upper and lower parts of the detachable annular insert remain intact, which makes it possible to use the insert assembly repeatedly when replacing the destroyed bursting disc 3. At the same time, by replacing only the bursting disc 3 with any one designed for a given burst pressure, the insert unit can be used in a wide range of hydraulic fracturing sleeves.

Таким образом, для изготовления узлов вставок на различные давления разными изготавливают только разрывные мембраны, а кольцевые вкладыши, их половинки, винты, уплотнительные кольца всегда неизменны. Это дешевле и проще в изготовлении.Thus, for the manufacture of insert assemblies for different pressures, only bursting discs are made different, and the annular inserts, their halves, screws, sealing rings are always unchanged. It's cheaper and easier to make.

Выполнение узла вставки в соответствии с предложенным техническим решением, позволяет повысить точность его срабатывания за счет лучшего центрирования разрывной мембраны при одновременном его удешевлении за счет упрощения изготовления.The execution of the insertion unit in accordance with the proposed technical solution makes it possible to increase the accuracy of its operation due to better centering of the bursting disc, while at the same time reducing its cost by simplifying manufacturing.

Известны многочисленные конструкции муфт ГРП, в составе которых используют различные узлы вставок (Патент US 9228421, Е21В 43/114, Е21В 43/26, 2016 г.; патент US 9765594, Е21В 34/10; Е21В 31/06; Е21В 43/26, 2017 г.; патент US10858909, Е21В 43/26; Е21В 34/10, 2020 г и другие).There are numerous designs of hydraulic fracturing sleeves, which use various insert assemblies (Patent US 9228421, E21B 43/114, E21B 43/26, 2016; US patent 9765594, E21B 34/10; E21B 31/06; E21B 43/26 , 2017; patent US10858909, E21B 43/26; E21B 34/10, 2020 and others).

Все известные конструкции муфт ГРП представляют собой удлиненный трубчатый корпус с осевым отверстием, резьбой на обоих его концах и с расположенными по образующей корпуса разрывными портами, сообщающимися с осевым отверстием и выполненными в форме цилиндрических ступенчатых отверстий. В разрывных портах устанавливают узлы вставок той или иной конфигурации с разрывными мембранами.All known designs of hydraulic fracturing sleeves are an elongated tubular body with an axial hole, threaded at both ends and with burst ports located along the generatrix of the body, communicating with the axial hole and made in the form of cylindrical stepped holes. In burst ports, insert units of one or another configuration with bursting discs are installed.

Одним из недостатков этих муфт ГРП является использование узлов вставок разрывных портов, как более, так и менее сложных, в которых используют разрывные мембраны, установленные с возможным перекосом, что снижает надежность эксплуатации этих муфт за счет невозможности обеспечения одновременности разрыва всех разрывных портов.One of the disadvantages of these hydraulic fracturing sleeves is the use of rupture port insertion assemblies, both more and less complex, in which bursting discs are used, installed with a possible misalignment, which reduces the reliability of these sleeves due to the impossibility of ensuring simultaneous rupture of all rupture ports.

Для сопряжения с обсадными колоннами муфты ГРП имеют соответствующую резьбу на обоих концах и в составе обсадных колонн устанавливаются в скважине напротив продуктивных нефтяных пластов. После чего для обеспечения герметичности кольцевого пространства между обсадной колонной с муфтами ГРП и скважиной производят цементаж, в процессе которого цементно-песчаную смесь по трубе обсадной колонны закачивают до тех пор, пока не будет заполнено все кольцевое пространство между скважиной и обсадной колонной. В процессе продвижения цемента по трубе обсадной колонны и муфт ГРП возможно попадание цемента в открытые отверстия разрывных портов со стороны осевого отверстия муфты, в которых установлены узлы вставок с разрывными мембранами, что также снижает надежность эксплуатации муфт ГРП, поскольку цементный камень будет препятствовать нормальному разрыву разрывной мембраны.To interface with casing strings, hydraulic fracturing sleeves have appropriate threads at both ends and are installed as part of casing strings in the well opposite productive oil reservoirs. After that, to ensure the tightness of the annular space between the casing with hydraulic fracturing sleeves and the well, cementing is carried out, during which the cement-sand mixture is pumped through the casing pipe until the entire annular space between the well and the casing is filled. In the process of cement advancement through the casing string and hydraulic fracturing sleeves, it is possible for cement to get into the open holes of the fracturing ports from the side of the sleeve axial hole, in which insert assemblies with bursting discs are installed, which also reduces the reliability of the hydraulic fracturing sleeves, since the cement stone will prevent the normal rupture of the fracturing membranes.

Таким образом, другим недостатком известных муфт ГРП является то, что отверстия разрывных портов со стороны осевых отверстий муфт ГРП являются открытыми и не защищены от проникновения в них цемента и мусора.Thus, another disadvantage of the known hydraulic fracturing sleeves is that the openings of the fracturing ports on the side of the axial holes of the hydraulic fracturing sleeves are open and are not protected from the penetration of cement and debris into them.

Кроме того, в процессе цементации в составе обсадной колонны в кольцевом пространстве между ней и скважиной муфты ГРП могут быть зафиксированы недостаточно надежно, что также приводит к снижению надежности их эксплуатации.In addition, in the process of cementing as part of the casing string in the annular space between it and the well, the hydraulic fracturing sleeves may not be securely fixed, which also leads to a decrease in the reliability of their operation.

Технический результат от использования предложенной муфты ГРП заключается в повышении надежности ее эксплуатации за счет обеспечения одновременности разрыва всех разрывных дисков узлов вставки и надежности фиксации муфты в скважине после цементажа.The technical result of using the proposed hydraulic fracturing sleeve is to increase the reliability of its operation by ensuring the simultaneous rupture of all rupture discs of the insertion units and the reliability of fixing the sleeve in the well after cementing.

Проблема решается, а технический результат в части устройства муфты ГРП достигается за счет того, что муфта гидроразрыва пласта состоит из удлиненного трубчатого корпуса с осевым отверстием, резьбой на обоих его концах и снабжена расположенными по образующей корпуса рядами от одного до четырех четырьмя разрывными портами в каждом ряду, расположенными на равном расстоянии один от другого по окружности, сообщающимися с осевым отверстием и выполненными в форме цилиндрического ступенчатого отверстия, первая и вторая ступени которого в направлении от осевого отверстия выполнены с внутренней резьбой, при этом первая ступень снабжена защитным кольцевым колпачком с наружной резьбой по кольцевой поверхности и днищем с центральным отверстием, вторая - снабжена узлом вставки разрывного порта с разъемным кольцевым вкладышем с разрывной мембраной по любому из п. 1-3, внутренний диаметр кольцевого колпачка больше внутреннего диаметра разъемного кольцевого вкладыша узла вставки, а между днищем с центральным отверстием и разрывной мембраной узла вставки разрывного порта образована ступенчатая камера для консистентной смазки.The problem is solved, and the technical result in terms of the device of the hydraulic fracturing sleeve is achieved due to the fact that the hydraulic fracturing sleeve consists of an elongated tubular body with an axial hole, threaded at both ends and is equipped with rows from one to four along the generatrix of the body with four break ports in each row, located at equal distance from one another along the circumference, communicating with the axial hole and made in the form of a cylindrical stepped hole, the first and second stages of which in the direction from the axial hole are made with an internal thread, while the first stage is equipped with a protective annular cap with an external thread along the annular surface and a bottom with a central hole, the second one is equipped with a rupture port insertion unit with a split annular insert with a bursting disc according to any of paragraphs 1-3, the inner diameter of the annular cap is greater than the internal diameter of the split annular insert of the insert unit, and between the bottom with the central the hole and the bursting disc of the burst port insertion assembly form a stepped grease chamber.

Предпочтительно, что резьба на одном конце трубчатого корпуса внутренняя, а на другом - наружная.Preferably, the thread at one end of the tubular body is internal and the other is external.

В одном из вариантов исполнения муфты ГРП ее трубчатый корпус снабжен выступающим воротником, в котором расположены разрывные порты.In one of the versions of the hydraulic fracturing sleeve, its tubular body is equipped with a protruding collar, in which rupture ports are located.

Предпочтительно, что выступающий воротник разделен продольными пазами, параллельными осевому отверстию трубчатого корпуса, на четыре секции, каждая из которых содержит, по меньшей мере, один разрывной порт, при этом, продольные пазы выполнены с переменным поперечным сечением по длине, увеличивающимся по ходу движения цементного раствора.It is preferable that the protruding collar is divided by longitudinal grooves parallel to the axial opening of the tubular body into four sections, each of which contains at least one rupture port, while the longitudinal grooves are made with a variable cross-section along the length, increasing in the direction of movement of the cement solution.

В еще одном варианте исполнения муфты ГРП каждая секция воротника снабжена поперечными парными прорезями, соединенными между собой посредством круглых отверстий и расположенными по обе стороны от каждого разрывного порта.In another version of the hydraulic fracturing sleeve, each section of the collar is provided with transverse paired slots connected to each other by means of round holes and located on both sides of each rupture port.

Предпочтительно, что парные прорези расположены под углом одна к другой и к продольной оси трубчатого корпуса.Preferably, the paired slots are arranged at an angle to one another and to the longitudinal axis of the tubular body.

Муфта ГРП (Фиг. 4) состоит из удлиненного трубчатого корпуса 15 с осевым отверстием 16, резьбой на обоих его концах 17 и разрывными портами 18, сообщающимися с осевым отверстием 16 и выполненными в форме цилиндрического ступенчатого отверстия (Фиг. 5 - узел А на Фиг. 4), первая и вторая ступени которого в направлении от осевого отверстия выполнены с внутренней резьбой 19 и 20 соответственно. Первая ступень цилиндрического ступенчатого отверстия разрывного порта (Фиг. 6 - узел Б на Фиг. 4) снабжена защитным кольцевым колпачком 21 с наружной резьбой по кольцевой поверхности и днищем 22 с центральным отверстием 23. Вторая ступень цилиндрического ступенчатого отверстия разрывного порта снабжена узлом вставки разрывного порта, содержащим разъемный кольцевой вкладыш с наружной резьбой, выполненный из двух частей - верхней 1 и нижней 2, между которыми размещена разрывная мембрана 3, при этом, верхняя 1 и нижняя 2 части кольцевого вкладыша и разрывная мембрана 3 соединены резьбовым соединением. Над верхней частью разъемного кольцевого вкладыша 1 расположен защитный диск 4 с центральным отверстием 5, при этом над разрывной мембраной 3 внутри верхней части кольцевого вкладыша 1 образована камера для консистентной смазки 8. Над защитным диском 4 установлен С-образный стопорный элемент 6. В нижней части 2 разъемного кольцевого вкладыша на ее верхнем и нижнем торцах выполнены проточки с размещенными в них уплотнительными кольцами круглого сечения 7. Внутренний диаметр защитного кольцевого колпачка 21 больше внутреннего диаметра разъемного кольцевого вкладыша узла вставки, при этом между днищем 22 с центральным отверстием 23 и разрывной мембраной 3 узла вставки разрывного порта образована ступенчатая камера для консистентной смазки 24.The hydraulic fracturing sleeve (Fig. 4) consists of an elongated tubular body 15 with an axial hole 16, threads at both ends 17 and burst ports 18 communicating with the axial hole 16 and made in the form of a cylindrical stepped hole (Fig. 5 - node A in Fig. . 4), the first and second steps of which in the direction from the axial hole are made with internal threads 19 and 20, respectively. The first stage of the cylindrical stepped hole of the burst port (Fig. 6 - node B in Fig. 4) is equipped with a protective annular cap 21 with an external thread along the annular surface and a bottom 22 with a central hole 23. The second stage of the cylindrical stepped hole of the burst port is equipped with a burst port insertion unit , containing a detachable annular insert with an external thread, made of two parts - upper 1 and lower 2, between which a bursting disc 3 is placed, while the upper 1 and lower 2 parts of the annular insert and the bursting disc 3 are connected by a threaded connection. A protective disc 4 with a central hole 5 is located above the upper part of the split annular insert 1, while a chamber for grease 8 is formed above the bursting disc 3 inside the upper part of the annular insert 1. A C-shaped locking element 6 is installed above the protective disk 4. In the lower part 2 split annular liner on its upper and lower ends there are grooves with O-rings 7 placed in them. rupture port insertion assembly, a stepped grease chamber 24 is formed.

Сборку муфты ГРП осуществляют следующим образом.The assembly of the hydraulic fracturing sleeve is carried out as follows.

В первую ступень разрывного порта муфты 15 по резьбе 19 вворачивают защитный кольцевой колпачок 21 с днищем 22 с центральным отверстием 23, внутреннюю камеру колпачка заполняют консистентной смазкой. Собирают кольцевой вкладыш узла вставки посредством резьбового соединения. Собранный разъемный кольцевой вкладыш узла вставки переворачивают нижней частью 2 вверх, внутреннее пространство кольцевого вкладыша, которое оказывается над разрывной мембраной 3, заполняют консистентной смазкой, а затем разъемный кольцевой вкладыш вновь переворачивают и вворачивают во вторую ступень разрывного порта муфты 15 по резьбе 20. Внутренний диаметр защитного кольцевого колпачка 21 больше внутреннего диаметра разъемного кольцевого вкладыша узла вставки, поэтому разъемный кольцевой вкладыш нижней частью 2 после установки в разрывной порт муфты 15 фактически опирается на защитный кольцевой колпачок 21, а образованная ступенчатая камера 24 заполнена консистентной смазкой. Заполняют консистентной смазкой камеру 8 узла вставки, сверху на разъемный кольцевой вкладыш укладывают защитный диск 4 с центральным отверстием 5, на который устанавливают С-образный стопорный элемент 6, удерживающий узел вставки и предупреждающий его от возможных перекосов.A protective annular cap 21 with a bottom 22 with a central hole 23 is screwed into the first stage of the break port of the coupling 15 along the thread 19, the inner chamber of the cap is filled with grease. Assemble the annular insert of the insert assembly by means of a threaded connection. The assembled split annular insert of the insert assembly is turned upside down with the bottom part 2, the inner space of the annular insert, which is above the bursting disc 3, is filled with grease, and then the split annular insert is turned over again and screwed into the second stage of the break port of the coupling 15 along the thread 20. Inner diameter The protective annular cap 21 is larger than the inner diameter of the split annular insert of the insertion unit, therefore the split annular insert with its lower part 2, after being installed in the rupture port of the coupling 15, actually rests on the protective annular cap 21, and the formed stepped chamber 24 is filled with grease. The chamber 8 of the insert assembly is filled with grease, a protective disk 4 with a central hole 5 is placed on top of the detachable annular insert, on which a C-shaped locking element 6 is installed, holding the insert assembly and preventing it from possible distortions.

Использование на первой ступени разрывного порта защитного кольцевого колпачка 21 с наружной резьбой по кольцевой поверхности и днищем 22 с центральным отверстием 23, а также наличие консистентной смазки в пространстве под разрывной мембраной 3 в ступенчатой камере для консистентной смазки 24 позволяет дополнительно защитить разрывную мембрану 3 (чувствительный элемент узла вставки) изнутри муфты 15, как от мусора и цемента, так и от неравномерности воздействия на разрывную мембрану 3 давления в осевом отверстии 16. Таким образом, разрывная мембрана 3 с обеих сторон защищена консистентной смазкой, которая не вымывается при цементации скважины ни изнутри, ни снаружи. Избытки консистентной смазки удаляются через центральные отверстия 5 и 23 в защитном диске 4 и днище 22 соответственно.The use of a protective annular cap 21 with an external thread along the annular surface and a bottom 22 with a central hole 23 at the first stage of the rupture port, as well as the presence of grease in the space under the rupture disc 3 in the staged grease chamber 24, makes it possible to additionally protect the rupture disc 3 (sensitive element of the insertion unit) from inside the sleeve 15, both from debris and cement, and from the uneven impact on the bursting disc 3 of the pressure in the axial hole 16. Thus, the bursting disc 3 is protected on both sides by grease, which is not washed out during well cementing nor from the inside , nor outside. Excess grease is removed through the central holes 5 and 23 in the protective disc 4 and the bottom 22, respectively.

Разрывные порты 18 расположены по образующей корпуса рядами от одного до четырех с четырьмя разрывными портами в каждом ряду, расположенными на равном расстоянии один от другого по окружности. Таким образом, минимальное количество портов в муфте, расположенных в одном ряду - 4, а максимальное в четырех рядах - 16. Диапазон количества разрывных портов в муфте основан на том, что совокупная площадь выходных отверстий разрывных портов не должна быть менее площади внутреннего сечения муфты, поскольку в противном случае, высокое давление внутри муфты не будет находить адекватного выхода, что в свою очередь будет препятствовать одновременности разрывов всех разрывных дисков в муфте.Rupture ports 18 are located along the generatrix of the body in rows from one to four with four rupture ports in each row, located at an equal distance from one another along the circumference. Thus, the minimum number of ports in a sleeve located in one row is 4, and the maximum in four rows is 16. The range of the number of rupture ports in a sleeve is based on the fact that the total area of the outlet openings of the rupture ports should not be less than the area of the inner section of the sleeve, because otherwise, the high pressure inside the clutch will not find an adequate outlet, which in turn will prevent the rupture of all rupture discs in the clutch at the same time.

Что касается расположения разрывных портов в одном ряду на равном расстоянии один от другого, то это приводит к одновременности воздействия на пласты, окружающие муфту, из-за повышенной точности срабатывания разрывных дисков, использованных узлов вставок. Количества рядов с портами более четырех экономически нецелесообразно, поскольку увеличивает площадь сообщения между осевым отверстием 16 (внутренней полостью муфты) и наружной частью муфты, что приводит к увеличению длины муфты, а соответственно к снижению надежности одновременности разрывов всех разрывных дисков в муфте.With regard to the location of the rupture ports in one row at an equal distance from one another, this leads to the simultaneity of the impact on the layers surrounding the sleeve, due to the increased accuracy of the operation of the rupture disks, used assemblies of the inserts. The number of rows with more than four ports is not economically feasible, since it increases the area of communication between the axial hole 16 (the inner cavity of the coupling) and the outer part of the coupling, which leads to an increase in the length of the coupling, and, accordingly, to a decrease in the reliability of the simultaneous breaks of all rupture discs in the coupling.

Для более точного центрирования и надежности фиксации муфт ГРП с целью повышения надежности их эксплуатации в процессе цементирования их в скважине используют различную наружную конфигурацию муфт ГРП.For more accurate centering and reliability of fixation of hydraulic fracturing sleeves in order to increase the reliability of their operation in the process of cementing them in the well, various external configurations of hydraulic fracturing sleeves are used.

В одном из вариантов исполнения муфта ГРП (Фиг. 7) содержит удлиненный трубчатый корпус 15, с внутренней резьбой 17 на одном конце и расположенными в 4 ряда разрывными портами 18, расположенными на равном расстоянии один от другого по окружности трубчатого корпуса 15. В процессе цементирования муфта ГРП может быть недостаточно зафиксирована в скважине, так как муфта гладкая и цемент плохо связывается с муфтой.In one embodiment, the hydraulic fracturing sleeve (Fig. 7) contains an elongated tubular body 15, with an internal thread 17 at one end and rupture ports 18 located in 4 rows, located at an equal distance from one another along the circumference of the tubular body 15. In the process of cementing the fracturing sleeve may not be sufficiently fixed in the well, since the sleeve is smooth and the cement does not bond well with the sleeve.

В другом варианте муфта ГРП (Фиг. 8) содержит удлиненный трубчатый корпус 15, с внутренней резьбой на одном конце и наружной резьбой 17 на другом, наружная поверхность трубчатого корпуса 15 снабжена воротником 25, на котором расположены в два ряда разрывные порты 18, расположенные на равном расстоянии один от другого по окружности трубчатого корпуса 15. Наличие воротника 25 позволяет сократить расстояние между муфтой в месте расположения разрывных портов 18, что обеспечивает образование в области воротника 25 более тонкого слоя цемента, что сокращает толщину препятствия для воздействия гидравлического разрыва на пласт.In another version, the hydraulic fracturing sleeve (Fig. 8) contains an elongated tubular body 15, with an internal thread at one end and an external thread 17 at the other, the outer surface of the tubular body 15 is equipped with a collar 25, on which there are two rows of burst ports 18 located on equal distance from one another along the circumference of the tubular body 15. The presence of the collar 25 allows to reduce the distance between the sleeve at the location of the fracture ports 18, which ensures the formation of a thinner layer of cement in the area of the collar 25, which reduces the thickness of the obstacle to hydraulic fracturing on the formation.

В другом варианте муфта ГРП (Фиг. 9) содержит удлиненный трубчатый корпус 15, с внутренней резьбой 17 на одном конце и наружной резьбой на другом и воротником, разделенным продольными пазами 26 на секции 27, в которых двумя рядами расположены разрывные порты 18, при этом, продольные пазы выполнены с переменным поперечным сечением по длине. Продольные пазы и их переменное поперечное сечение по длине, увеличивающееся в направлении движения цементного раствора, создают дополнительное сопротивление движению цементного раствора и раствор в них затекает, что увеличивает площадь контакта муфты с цементом и позволяет лучше зафиксировать муфту в скважине.In another version, the hydraulic fracturing sleeve (Fig. 9) contains an elongated tubular body 15, with an internal thread 17 at one end and an external thread at the other, and a collar divided by longitudinal grooves 26 into sections 27, in which burst ports 18 are located in two rows, while , the longitudinal grooves are made with a variable cross section along the length. Longitudinal grooves and their variable cross-section along the length, increasing in the direction of cement slurry movement, create additional resistance to cement slurry movement and the slurry flows into them, which increases the contact area of the sleeve with cement and makes it possible to better fix the sleeve in the well.

В других вариантах исполнения муфты ГРП, в одном из которых она содержит удлиненный трубчатый корпус 15 с воротником, разделенным продольными пазами 26 на секции 27, в которых рядами расположены разрывные порты 18, секции 27 разделены поперечными парными прорезями 28, соединенными между собой посредством круглых отверстий и расположенными по обе стороны от каждого разрывного порта 18 (Фиг. 10), и в другом из которых секции 27 разделены парными прорезями 28, расположенными по обе стороны от каждого разрывного порта 18 и под углом одна к другой и к продольной оси трубчатого корпуса (Фиг. 11). Наличие дополнительных парных прорезей, расположенных, в частности, под углом одна к другой и к продольной оси трубчатого корпуса по обе стороны от каждого разрывного порта 18 также создает сопротивление движению цементного раствора, который затекает в парные прорези 28, что увеличивает площадь контакта муфты с цементом и позволяет лучше зафиксировать муфту в скважине. При проведении гидравлического разрыва пласта (нагнетание жидкости под давлением с пульсациями) муфта не будет смещаться относительно оси ствола скважины.In other versions of the hydraulic fracturing sleeve, in one of which it contains an elongated tubular body 15 with a collar divided by longitudinal grooves 26 into sections 27, in which burst ports 18 are located in rows, sections 27 are separated by transverse paired slots 28, interconnected by means of round holes and located on both sides of each burst port 18 (Fig. 10), and in the other of which sections 27 are separated by paired slots 28 located on both sides of each burst port 18 and at an angle to one another and to the longitudinal axis of the tubular body ( Fig. 11). The presence of additional paired slots located, in particular, at an angle to one another and to the longitudinal axis of the tubular body on both sides of each rupture port 18 also creates resistance to the movement of the cement slurry, which flows into the paired slots 28, which increases the contact area of the coupling with cement and allows you to better fix the sleeve in the well. During hydraulic fracturing (fluid injection under pressure with pulsations), the sleeve will not move relative to the axis of the wellbore.

Таким образом, предложенные варианты конструкций муфт ГРП позволяют лучше зафиксировать и центрировать их в скважине с обеспечением предотвращения попадания цемента внутрь разрывных портов.Thus, the proposed options for the design of hydraulic fracturing sleeves make it possible to better fix and center them in the well, ensuring that cement does not get inside the fracture ports.

В обсадную колонну, содержащую в своем составе муфты ГРП, после цементации кольцевого пространства между ней и скважиной под высоким давлением закачивают рабочую среду - жидкость, которая, проникая в муфту ГРП, поступает в разрывные порты, где происходит разрушение разрывных мембран 3 узлов вставки. После разрыва разрывных мембран жидкость для обработки разрушает цемент, а затем достигает целевого пласта, чтобы стимулировать или разрушить его. В подземный пласт закачивают необходимый объем жидкости для его гидроразрыва с образованием трещин, через которые в дальнейшем нефть и/или газ могут быть извлечены.After cementation of the annular space between it and the well, a working medium is pumped into the casing string, which contains hydraulic fracturing sleeves, under high pressure - a liquid that, penetrating the hydraulic fracturing sleeve, enters the burst ports, where the bursting discs of 3 insertion units are destroyed. After the bursting discs rupture, the treatment fluid breaks down the cement and then reaches the target formation to stimulate or break it. The required volume of fluid is pumped into the underground formation for its hydraulic fracturing with the formation of cracks through which oil and/or gas can be extracted in the future.

Использование в предложенной муфте ГРП завяленной конструкции узла вставки позволяет повысить надежность ее эксплуатации за счет обеспечения одновременности разрыва всех разрывных дисков узлов вставки и надежности фиксации муфты в скважине после цементажа.The use of a dried design of the insert unit in the proposed hydraulic fracturing sleeve makes it possible to increase the reliability of its operation by ensuring the simultaneous rupture of all rupture disks of the insert units and the reliability of fixing the sleeve in the well after cementing.

Claims (9)

1. Узел вставки разрывного порта муфты гидроразрыва пласта, характеризующийся тем, что содержит кольцевой вкладыш, выполненный разъемным из двух частей - верхней и нижней с наружной резьбой, между которыми посредством резьбового соединения установлена разрывная мембрана, защитный диск с центральным отверстием и С-образный стопорный элемент, причем в верхней части кольцевого вкладыша выполнен паз под резьбовое соединение, в нижней части кольцевого вкладыша на верхнем и нижнем его торцах выполнены кольцевые проточки с уплотнительными кольцами, защитный диск размещен над верхней частью кольцевого вкладыша с образованием над разрывной мембраной внутренней камеры для консистентной смазки, С-образный стопорный элемент установлен поверх защитного диска, а разрывная мембрана выполнена из калиброванного листа.1. Insert assembly of the break port of the hydraulic fracturing sleeve, characterized in that it contains an annular insert made of two parts - upper and lower with an external thread, between which a bursting disc is installed by means of a threaded connection, a protective disk with a central hole and a C-shaped lock element, wherein a groove for a threaded connection is made in the upper part of the annular insert, annular grooves with sealing rings are made in the lower part of the annular insert at its upper and lower ends, a protective disk is placed above the upper part of the annular insert to form an internal chamber for grease lubrication above the bursting disc , The C-shaped locking element is mounted on top of the protective disk, and the bursting disc is made of calibrated sheet. 2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что паз под резьбовое соединение выполнен крестообразным и снабжен сквозными резьбовыми отверстиями.2. The assembly according to claim 1, characterized in that the groove for the threaded connection is cross-shaped and provided with through threaded holes. 3. Узел по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве резьбового соединения используют винты с потайными головками.3. The assembly according to claim 1 or 2, characterized in that countersunk screws are used as a threaded connection. 4. Муфта гидроразрыва пласта, характеризующаяся тем, что состоит из удлиненного трубчатого корпуса с осевым отверстием, резьбой на обоих его концах и снабжена расположенными по образующей корпуса рядами от одного до четырех четырьмя разрывными портами в каждом ряду, расположенными на равном расстоянии один от другого по окружности, сообщающимися с осевым отверстием и выполненными в форме цилиндрического ступенчатого отверстия, первая и вторая ступени которого в направлении от осевого отверстия выполнены с внутренней резьбой, при этом первая ступень снабжена защитным кольцевым колпачком с наружной резьбой по кольцевой поверхности и днищем с центральным отверстием, вторая - снабжена узлом вставки разрывного порта с разъемным кольцевым вкладышем с разрывной мембраной по любому из пп. 1-3, внутренний диаметр защитного кольцевого колпачка больше внутреннего диаметра разъемного кольцевого вкладыша узла вставки, а между днищем с центральным отверстием и разрывной мембраной узла вставки разрывного порта образована ступенчатая камера для консистентной смазки.4. A hydraulic fracturing sleeve, characterized by the fact that it consists of an elongated tubular body with an axial hole, threaded at both ends and equipped with rows from one to four located along the generatrix of the body with four fracturing ports in each row, located at an equal distance from one another along circles communicating with the axial hole and made in the form of a cylindrical stepped hole, the first and second stages of which in the direction from the axial hole are made with an internal thread, while the first stage is equipped with a protective annular cap with an external thread along the annular surface and a bottom with a central hole, the second - equipped with a rupture port insertion unit with a detachable annular liner with a rupture disc according to any one of paragraphs. 1-3, the inner diameter of the protective annular cap is larger than the inner diameter of the split annular liner of the insert assembly, and a stepped grease chamber is formed between the bottom with the central hole and the rupture disc of the rupture port insert assembly. 5. Муфта по п. 4, отличающаяся тем, что резьба на одном конце трубчатого корпуса внутренняя, а на другом - наружная.5. Coupling according to claim 4, characterized in that the thread at one end of the tubular body is internal, and at the other - external. 6. Муфта по п. 4 или 5, отличающаяся тем, что трубчатый корпус снабжен выступающим воротником, в котором расположены разрывные порты.6. Coupling according to claim 4 or 5, characterized in that the tubular body is provided with a protruding collar, in which rupture ports are located. 7. Муфта по п. 6, отличающаяся тем, что выступающий воротник разделен продольными пазами, параллельными осевому отверстию трубчатого корпуса, на четыре секции, каждая из которых содержит по меньшей мере один разрывной порт, при этом продольные пазы выполнены с переменным поперечным сечением по длине, увеличивающимся по ходу движения цементного раствора.7. The coupling according to claim 6, characterized in that the protruding collar is divided by longitudinal grooves parallel to the axial opening of the tubular body into four sections, each of which contains at least one burst port, while the longitudinal grooves are made with a variable cross-section along the length , increasing in the direction of the cement slurry. 8. Муфта по п. 7, отличающаяся тем, что каждая секция воротника снабжена парными поперечными прорезями, соединенными между собой посредством круглых отверстий и расположенными по обе стороны от каждого разрывного порта.8. The clutch according to claim 7, characterized in that each section of the collar is provided with paired transverse slots connected to each other by means of round holes and located on both sides of each burst port. 9. Муфта по п. 8, отличающаяся тем, что парные прорези расположены под углом одна к другой и к продольной оси трубчатого корпуса.9. Coupling according to claim 8, characterized in that the paired slots are located at an angle to one another and to the longitudinal axis of the tubular body.

Images