Після закінчення буріння нафтової або газової свердловини стінки її закріплюють обсадними трубами; в інтервалах залягання продуктивних (нафтогазоносних) і водоносних пластів колону цементують. При цьому нафтоносні і газоносні пласти виявляються перекритими обсадними трубами і цементним кільцем, і приплив рідини в таку свердловину неможливий, поки не будуть створені умови для повідомлення продуктивного пласта зі свердловиною. Для створення можливості припливу нафти і газу з пласта в обсадної колоні і навколишньому її цементному кільці проти нафтоносного (газоносного) пласта створюють ряд каналів (отворів), що забезпечують сполучення між пластом і свердловиною: по цих каналах нафту і газ надходять в свердловину.
Як правило, отвори в колоні і цементному кільці створюють шляхом прострілу. Цей процес називають перфорацією колони, а апарати, за допомогою яких проводиться простріл, перфораторами. Їх спускають в свердловину на каротажної кабелі.
Перфорацію застосовують також для розкриття заводняемих пластів в нагнітальних свердловинах, для проведення ізоляційних робіт і після них: при переході на інші горизонти т. Д.
Існують чотири способи перфорації:
Перші три способи здійснюються на промислах геофізичними партіями за допомогою обладнання, приладів та апаратури, наявних в їх розпорядженні. Піскоструминна перфорація здійснюється технічними засобами і службами нафтових промислів.
Кульова перфорація. В цьому випадку в свердловину на електричному кабелі спускають стріляє апарат, що складається з декількох (8-10) камор-стовбурів, заряджених кулями діаметром 12,5 мм. Камори заряджаються вибуховою речовиною (ВВ) і детонаторами. При подачі електричного імпульсу кулі пробивають колону, цемент і впроваджуються в породу, утворюючи канал для руху рідини і газу з пласта в свердловину.
Кульові перфоратори розділені на два види: 1) з горизонтальними стовбурами, коли довжина стволів мала і обмежена радіальними габаритами перфоратора; 2) з вертикальними стволами з отклонітелямі куль на кінцях для додання їх польоту напрямки, близького до перпендикулярному по відношенню до осі свердловини.
На малюнку показаний кульової перфоратор з вертикально-криволінійними стволами ПВН-90. При вертикальному розташуванні стволів обсяг камер і довжина стволів більше, ніж при горизонтальному. У кожній секції два ствола спрямовані вгору і це компенсує реактивні сили, що діють на перфоратор в момент пострілу. Одна камора віддає енергію вибуху відразу двом стовбурах. Маса ВВ в одній каморі досягає 90 м Тиск газів в каморах становить 600-800 МПа. Дія газів більш тривалий, ніж при горизонтальному розташуванні стволів. Це дозволяє збільшити початкову швидкість вильоту кулі і пробивну здатність перфоратора. Довжина перфораційних каналів в породі виходить 145-350 мм при діаметрі близько 20 мм. У кожній секції перфоратора є чотири вертикальних ствола, на кінцях яких зроблені плавні жолобки-отклонітеля. Кулі, виготовлені з легованої сталі, для зменшення тертя в отклонітеля покриваються міддю або свинцем. Постріл з усіх стволів відбувається практично одночасно, так як все камори з ВВ повідомляються вогнепровідним каналом. Торпедная перфорація здійснюється апаратами, що спускаються на кабелі, і відрізняється від кульової перфорації тим, що для пострілу використовують розривної снаряд, забезпечений детонатором уповільненої дії. Маса внутрішнього заряду вибухової речовини одного снаряда дорівнює 5 м Апарат складається з секцій, в кожній з яких є по два горизонтальних стовбура. Снаряд оснащений детонатором накального типу. При зупинці снаряда відбувається вибух внутрішнього заряду, в результаті чого відбувається розтріскування навколишнього породи. Маса ВВ однієї камери-27 м Глибина каналів за результатами випробувань складає 100-160 мм, діаметр каналу - 22 мм. На 1 м довжини фільтра зазвичай пробивають не більше чотирьох отворів, так як при торпедної перфорації нерідкі випадки руйнування обсадних колон.
Кумулятивна перфорація здійснюється стріляють перфораторами, що не мають куль або снарядів. Простріл перепони досягається за рахунок сфокусованого вибуху. Така фокусування обумовлена конічною формою поверхні заряду вибухової речовини, облицьованої тонким металевим покриттям (листовий міддю товщиною 0,6 мм). Енергія вибуху у вигляді тонкого пучка газів - продуктів облицювання пробиває канал. Кумулятивний струмінь набуває швидкість в головній частині до 6-8 км / с і створює тиск на перешкоду (0,15 0,3) 106 МПа. При пострілі в перешкоді утворюється вузький перфораційний канал глибиною до 350 мм і діаметром в середній частині 8-14 мм. Розміри каналів залежать від міцності породи і типу перфоратора.
Кумулятивні перфоратори поділяються на корпусні і безкорпусні (стрічкові). Корпусні перфоратори після їх перезарядження використовуються багаторазово. Безкорпусні - одноразової дії. Перфоратори спускають на кабелі (маються малогабаритні перфоратори, які спускалися через НКТ), а також на насосно-компресорних трубах. В останньому випадку ініціювання вибуху проводиться не електричним імпульсом, а скиданням в НКТ гумової кулі, що діє як поршень на вибуховий пристрій. Маса ВВ одного кумулятивного заряду (в залежності від типу перфоратора) 25-50 р
Застосування перфораторів різних типів і конструкцій залежить від щільності викриті порід. У твердих породах рекомендується застосовувати кумулятивну перфорацію, в менш щільних і малопроникних породах - снарядним, в пухких породах і слабо зцементованих пісковиках - кульову.
Максимальна товщина розкритої інтервалу кумулятивним перфоратором досягає - 30 м, торпедним - 1 м, кульовим - до 2,5 м. Це - одна з причин широкого поширення кумулятивних перфораторів.
Стрічкові перфоратори набагато легше корпусних, однак, їх застосування обмежене тиском і температурою на забої свердловини, так як їх вибуховий патрон і детонує шнур знаходяться в безпосередньому контакті зі свердловини рідиною. У таких перфораторах заряди змонтовані в скляних (або з іншого матеріалу) герметичних чашках, які розміщені в отворах довгою сталевої стрічки з вантажем па кінці. Вся гірлянда спускається на кабелі. Зазвичай при пострілі стрічка повністю не руйнується, але для повторного використання її не застосовують. Головку, вантаж, стрічку після відстрілу витягають на поверхню разом з кабелем. До недоліків безкорпусних перфораторів відноситься неможливість контролю числа відмов, тоді як в корпусних такий контроль легко здійснимо при огляді витягнутого з свердловини корпусу.
Кумулятивні перфоратори найбільш поширені. Підбираючи необхідні ВВ, можна в широких діапазонах регулювати їх термостійкість і чутливість до тиску і цим самим розширити можливості перфорації в свердловинах з аномально високими температурами і тисками.
Гідропіскоструминна перфорація заснована на використанні абразивного і гідромоніторного дії струменя рідини (води, нафти) зі зваженим в ній піском, які виходять під високим тиском з вузького отвору (сопла). Така струмінь протягом декількох хвилин створює в обсадної трубі, цементному кільці і породі глибокий канал, що забезпечує надійне сполучення між свердловиною і пластом.
Апарат спускають в свердловину на насосно-компресорних трубах, по яких подається під високим тиском рідина з піском. Витікаючи з сопел з великою швидкістю, що досягає декількох сот метрів в секунду, рідина з піском пробиває експлуатаційну колону, цементне кільце і впроваджується в породу на глибину до 1 м.
В процесі перфорації під дією абразивного струменя рідини (вгору або вниз вздовж стовбура свердловини) може утворитися щілинний канал або (при круговому обертанні струменя) обрізатися колона по кільцю, що необхідно, наприклад, для отримання частини обсадної колони.
Торпедування в свердловині - вибух, вироблений за допомогою торпеди (заряду вибухової речовини). Торпеда крім заряду вибухової речовини містить засоби для вибуху: детонатор, що складається з електрозапала і чутливого до вибуху капсуля-детонатора, і шашку вибухової речовини, що підсилює початковий імпульс детонації. Спускають її в свердловину на каротажної кабелі, жилу якого використовують для приведення в дію детонатора і всього заряду торпеди.
Торпедування застосовують для руйнування порід продуктивних пластів - освіти в них тріщин для кращої віддачі нафти або газу, а також з метою обриву або струсу взятих бурильних, обсадних і насосно-компресорних труб, роздроблення металевих предметів на забої свердловини (шарошок, доліт і т. Д .). Іноді торпедування застосовують з метою видалення піщаних пробок, що утворилися в стовбурі свердловини, очищення привибійної зони від глинистих опадів, очищення фільтра, пробивання вікна в обсадної колоні для буріння нового стовбура і т. Д.