Обзор каротажных зондов

Кратко о главном

Пассивные методы — гамма-каротаж (ГК), метод потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС), термометрия — регистрируют собственные поля пласта. Активные (сопротивление, акустика, плотностной, нейтронный, ядерно-магнитный) возбуждают породу и измеряют отклик; у ядерных активных методов есть радиоактивный источник или генератор.
Чем дальше приёмник от источника, тем глубже зонд видит и тем грубее его вертикальное разрешение. Короткие зонды — для приствольной зоны и тонких пластов, длинные — для неизменённого пласта.
Компенсированный зонд имеет два детектора или приёмника на разных расстояниях; скважина влияет на них по-разному, и сравнение показаний убирает это влияние.
Плотностной, нейтронный и акустический методы видят первые 5–30 см за стенкой — как правило, промытую зону; глубокие зонды сопротивления — пласт на метр-два от оси скважины.
Показания методов пористости — объёмно-взвешенная смесь откликов минералов и флюидов. Сопротивление — исключение: ток идёт только по воде, и связь с пористостью нелинейна.
Ни один метод не однозначен: литологию, пористость и флюид определяют по нескольким кривым с разной физикой.

Ключевые соотношения

L = \sum_i V_i\,L_i,\qquad \sum_i V_i = 1

показание зонда как смесь откликов составляющих породы, взвешенных по объёму

\rho_b = (1 - \phi)\,\rho_{ma} + \phi\,\rho_f

частный случай: объёмная плотность чистой породы

Где чаще всего ошибаются

Путать измеряемую величину с рассчитанной: плотностной зонд измеряет рассеяние гамма-квантов, а не пористость.
Сопоставлять кривые, не учитывая, что зонды видят разные объёмы: ядерные — промытую зону, глубокие зонды сопротивления — неизменённый пласт.
Забывать об ограничениях по раствору: в растворе на углеводородной основе нет ПС и бокового каротажа, барит искажает фотоэлектрический индекс, хлорид калия — ГК.
Принимать показание прижимного прибора в каверне за свойство породы.

После урока вы сможете

разделить каротажные методы на пассивные и активные и назвать физическую величину, которую измеряет каждый основной зонд, и её единицы;
объяснить, как расстояние между источником и приёмником задаёт глубинность и вертикальное разрешение и зачем в зонды ставят два детектора;
сравнить прижимные и корпусные приборы и объяснить, как на них влияют корка, каверны и раствор;
узнавать глины, песчаники, известняки, доломиты, ангидрит, соль и угли по типичным показаниям ГК, плотности, фотоэлектрического индекса и интервального времени;
выбрать методы с учётом типа раствора, обсадной колонны и задачи и объяснить, почему литологию и пористость определяют по нескольким кривым сразу.

Пассивные и активные методы

Все каротажные методы решают одну задачу — по физическому отклику судить о породе и флюидах, — но сигнал берут из разных источников. Пассивные методы регистрируют собственные поля пласта. Гамма-каротаж (ГК) считает кванты естественного гамма-излучения калия, урана и тория. Метод потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС) записывает электрические потенциалы, которые сами возникают на границах фильтрата бурового раствора, пластовой воды и глин. Термометрия измеряет температуру в стволе. Своего источника у пассивных методов нет: они просты и надёжны, но измеряют лишь то, что дала природа.

Активные методы сами возбуждают породу и регистрируют ответ. Электродные зонды пропускают через породу ток, индукционные наводят в ней вихревые токи, акустические посылают упругие волны. Плотностной гамма-гамма каротаж (ГГК-П) облучает породу гамма-квантами, нейтронный каротаж (НК) — нейтронами, ядерно-магнитный каротаж (ЯМК) намагничивает ядра водорода в порах. У активного зонда есть источник (электрод, катушка, излучатель, ампула с радионуклидом, генератор) и один или несколько приёмников (электродов, катушек, датчиков, детекторов). Их взаимное расположение определяет, что и где зонд измеряет.

Основные каротажные методы и их измерения

Метод: ГК
Тип: пассивный
Что измеряет: естественное гамма-излучение калия, урана, тория
Единицы: API

Метод: ПС
Тип: пассивный
Что измеряет: естественные электрические потенциалы
Единицы: мВ

Метод: Боковой и индукционный
Тип: активный: ток, поле
Что измеряет: удельное электрическое сопротивление (проводимость)
Единицы: Ом·м (мСм/м)

Метод: Акустический (АК)
Тип: активный: упругие волны
Что измеряет: интервальное время пробега волны $\Delta t$
Единицы: мкс/м (мкс/фут)

Метод: Плотностной (ГГК-П)
Тип: активный: гамма-кванты
Что измеряет: объёмную плотность $\rho_b$ и фотоэлектрический индекс $P_e$
Единицы: г/см³; барн/электрон

Метод: Нейтронный (НК)
Тип: активный: нейтроны
Что измеряет: замедление нейтронов водородом — нейтронную пористость $\phi_N$
Единицы: доли единицы или %

Метод: Ядерно-магнитный (ЯМК)
Тип: активный: магнитное поле
Что измеряет: сигнал ядер водорода флюидов в порах
Единицы: доли единицы; мс

Метод: Кавернометрия
Тип: механический
Что измеряет: диаметр ствола
Единицы: мм (дюймы)

Метод	Тип	Что измеряет	Единицы
ГК	пассивный	естественное гамма-излучение калия, урана, тория	API
ПС	пассивный	естественные электрические потенциалы	мВ
Боковой и индукционный	активный: ток, поле	удельное электрическое сопротивление (проводимость)	Ом·м (мСм/м)
Акустический (АК)	активный: упругие волны	интервальное время пробега волны $\Delta t$	мкс/м (мкс/фут)
Плотностной (ГГК-П)	активный: гамма-кванты	объёмную плотность $\rho_b$ и фотоэлектрический индекс $P_e$	г/см³; барн/электрон
Нейтронный (НК)	активный: нейтроны	замедление нейтронов водородом — нейтронную пористость $\phi_N$	доли единицы или %
Ядерно-магнитный (ЯМК)	активный: магнитное поле	сигнал ядер водорода флюидов в порах	доли единицы; мс
Кавернометрия	механический	диаметр ствола	мм (дюймы)

Опробователь пластов на кабеле измеряет не свойство породы по глубине, а давление и подвижность флюида в отдельных точках и отбирает пробы, поэтому его обычно рассматривают отдельно от каротажных зондов.

Какие методы работают через колонну

Стальная обсадная колонна экранирует электрические поля и сильно ослабляет гамма-излучение. ГК и нейтронный каротаж работают и в обсаженной скважине — с поправками на колонну и цемент, — поэтому по ним привязывают перфорацию и следят за перемещением контактов во время разработки. Стандартные плотностной и электрические методы открытого ствола через колонну не применяют, а акустический каротаж в обсаженной скважине служит прежде всего для оценки качества цементирования.

Источник, приёмник и объём, который видит зонд

Показание зонда — не значение в точке, а среднее по объёму породы, через который прошёл сигнал от источника к приёмнику. Чем дальше приёмник от источника, тем глубже в пласт уходит путь сигнала: длина зонда (spacing) задаёт его глубинность. Но длинный зонд осредняет и больший интервал по вертикали, поэтому хуже различает тонкие пласты — его вертикальное разрешение грубее. Это общее правило для всех методов; как оно проявляется на тонких пластах, показано в теме Каротаж в открытом стволе: зачем, как и когда.

У ядерных методов есть третий фактор — статистика счёта. Чем дальше детектор от источника, тем меньше гамма-квантов или нейтронов до него доходит и тем сильнее случайный разброс отсчётов. Поэтому ядерные зонды короче электрических, а записывают их медленнее; в общей сборке скорость подъёма задаёт самый медленный метод — обычно ядерный или ядерно-магнитный.

По способу установки в стволе приборы бывают прижимными и корпусными. У прижимного прибора (pad tool) датчики стоят в башмаке, который рычаг прижимает к стенке скважины, и между датчиками и породой остаётся минимум раствора. Это нужно методам с малой глубинностью — плотностному каротажу, микрозондам, скважинным имиджерам; рычаг заодно служит каверномером. Цена — чувствительность к глинистой корке и неровностям стенки и потеря контакта в кавернах. У корпусного прибора (mandrel tool) датчики находятся внутри корпуса. Его либо центрируют в стволе или отводят от стенки на небольшой зазор, как акустический и индукционный зонды, либо прижимают к стенке пружиной, как нейтронный, а влияние раствора учитывают поправками.

Чтобы исключить влияние ствола, в зонд ставят два детектора или приёмника на разных расстояниях от источника. Такой зонд называют компенсированным (compensated). Ближний детектор сильнее чувствует корку, раствор и неровности стенки, дальний — пласт; сравнение их показаний убирает общую для обоих помеху. Плотностной прибор по паре счётов находит поправку за корку, нейтронный берёт отношение счётов двух детекторов, акустический компенсированный зонд осредняет измерения двух симметричных пар «излучатель — приёмники» и так исключает влияние наклона прибора и изменений диаметра ствола.

Глубинность и вертикальное разрешение (ориентировочно)

Метод: Микрозонды сопротивления
Глубинность: 2–10 см
Вертикальное разрешение: 5–10 см

Метод: Плотностной
Глубинность: 10–15 см
Вертикальное разрешение: 15–45 см; у $P_e$ 5–10 см

Метод: Нейтронный
Глубинность: 15–30 см
Вертикальное разрешение: 30–60 см

Метод: ГК
Глубинность: 15–30 см
Вертикальное разрешение: около 45 см

Метод: Акустический
Глубинность: 5–30 см
Вертикальное разрешение: 15–90 см

Метод: Ядерно-магнитный
Глубинность: 3–10 см
Вертикальное разрешение: 15–100 см

Метод: Боковой, глубокий зонд
Глубинность: 1–2 м
Вертикальное разрешение: 0,6–1,2 м

Метод: Индукционный, глубокий зонд
Глубинность: 1–2 м от оси скважины
Вертикальное разрешение: 1–2 м; при обработке высокого разрешения 0,3–1,2 м

Метод	Глубинность	Вертикальное разрешение
Микрозонды сопротивления	2–10 см	5–10 см
Плотностной	10–15 см	15–45 см; у $P_e$ 5–10 см
Нейтронный	15–30 см	30–60 см
ГК	15–30 см	около 45 см
Акустический	5–30 см	15–90 см
Ядерно-магнитный	3–10 см	15–100 см
Боковой, глубокий зонд	1–2 м	0,6–1,2 м
Индукционный, глубокий зонд	1–2 м от оси скважины	1–2 м; при обработке высокого разрешения 0,3–1,2 м

Порядки величин: конкретные значения зависят от конструкции прибора, способа обработки, свойств пород и контраста сопротивлений. У нейтронного метода глубинность больше в плотных малопористых породах, где нейтроны уходят от источника дальше.

СхемаОриентировочные глубинность (верхняя полоса) и вертикальное разрешение (нижняя полоса) основных зондов на логарифмической шкале в сантиметрах: как правило, чем глубже зонд видит, тем грубее он разрешает пласты по вертикали.

Разные зонды — разные объёмы породы

Плотностной и нейтронный зонды видят промытую зону в первых десятках сантиметров за стенкой, глубокие зонды сопротивления — пласт на метр-два от оси скважины. Поэтому пористость по ядерным методам относится к фильтрату и остаточным флюидам промытой зоны, а насыщенность по сопротивлению — к неизменённому пласту (Скважина как среда измерений: зона проникновения и глинистая корка). Сопоставляя кривые, помните, что это ответы разных частей пласта.

Для чего нужен каждый метод и где он ошибается

Назначение и ограничения основных методов

Метод: ГК
Главное назначение: глинистость, литология, корреляция, увязка глубин
Где ошибается или не работает: радиоактивные песчаники, карбонаты с ураном, хлорид калия в растворе

Метод: ПС
Главное назначение: проницаемые пласты, глинистость, сопротивление пластовой воды
Где ошибается или не работает: раствор на углеводородной основе, одинаковая минерализация фильтрата и воды, высокоомные карбонаты

Метод: Боковой каротаж
Главное назначение: сопротивление неизменённого пласта $R_t$ при солёном растворе, в высокоомных и тонких пластах
Где ошибается или не работает: раствор на углеводородной основе

Метод: Индукционный каротаж
Главное назначение: $R_t$ при пресном растворе и растворе на углеводородной основе
Где ошибается или не работает: очень высокоомные породы, очень солёный раствор

Метод: Акустический
Главное назначение: пористость, упругие свойства, привязка к сейсмике, трещины
Где ошибается или не работает: каверны в стволе, газ, рыхлые породы; крупные каверны в породе недооценивает

Метод: Плотностной
Главное назначение: пористость, литология по $P_e$ , газ (вместе с нейтронным), горное давление
Где ошибается или не работает: каверны и толстая корка; барит в растворе искажает $P_e$

Метод: Нейтронный
Главное назначение: пористость, газ и глины (вместе с плотностным), контроль контактов через колонну
Где ошибается или не работает: глины, гипс и уголь завышают, газ занижает; хлор и бор влияют на тепловые зонды

Метод: Ядерно-магнитный
Главное назначение: пористость без влияния минералов, связанная и подвижная вода, оценка проницаемости
Где ошибается или не работает: газ и лёгкая нефть занижают пористость; железосодержащие минералы

Метод	Главное назначение	Где ошибается или не работает
ГК	глинистость, литология, корреляция, увязка глубин	радиоактивные песчаники, карбонаты с ураном, хлорид калия в растворе
ПС	проницаемые пласты, глинистость, сопротивление пластовой воды	раствор на углеводородной основе, одинаковая минерализация фильтрата и воды, высокоомные карбонаты
Боковой каротаж	сопротивление неизменённого пласта $R_t$ при солёном растворе, в высокоомных и тонких пластах	раствор на углеводородной основе
Индукционный каротаж	$R_t$ при пресном растворе и растворе на углеводородной основе	очень высокоомные породы, очень солёный раствор
Акустический	пористость, упругие свойства, привязка к сейсмике, трещины	каверны в стволе, газ, рыхлые породы; крупные каверны в породе недооценивает
Плотностной	пористость, литология по $P_e$ , газ (вместе с нейтронным), горное давление	каверны и толстая корка; барит в растворе искажает $P_e$
Нейтронный	пористость, газ и глины (вместе с плотностным), контроль контактов через колонну	глины, гипс и уголь завышают, газ занижает; хлор и бор влияют на тепловые зонды
Ядерно-магнитный	пористость без влияния минералов, связанная и подвижная вода, оценка проницаемости	газ и лёгкая нефть занижают пористость; железосодержащие минералы

Подробно каждый метод разобран в темах Гамма-каротаж и спектрометрия естественной радиоактивности, Каротаж потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС), Каротаж сопротивления: электрические и индукционные зонды, Акустический каротаж, Плотностной гамма-гамма каротаж и фотоэлектрический индекс, Нейтронный каротаж и Ядерно-магнитный каротаж.

Ни один метод не отвечает на вопрос в одиночку. Литологию и пористость определяют по нескольким кривым с разной физикой, характер насыщения — по сопоставлению пористости с сопротивлением, а подозрительные показания одного метода проверяют другим. Поэтому базовый комплекс продуктивного интервала почти всегда включает ГК, кавернометрию, сопротивление разной глубинности и пару «плотностной — нейтронный» каротаж. В англоязычной практике такой набор, записанный одной сборкой, называют «тройным комплексом» (triple combo), а с акустическим каротажем — «четверным» (quad combo).

Как основные породы выглядят на разных кривых

Породообразующие минералы и характерные породы дают узнаваемые сочетания показаний. Для минералов в таблице указаны значения плотной породы без пор. Поры, заполненные водой, уменьшают плотность, немного снижают фотоэлектрический индекс и увеличивают интервальное время — тем сильнее, чем больше пор (подробнее — в разделе о смешении откликов ниже).

Типичные показания основных пород (ориентировочно)

Порода: Глины
ГК, API: 80–150
$\rho_b$ , г/см³: 2,2–2,7
$P_e$ , барн/эл.: обычно 2–4
$\Delta t$ , мкс/м: обычно 230–500

Порода: Кварцевый песчаник
ГК, API: 15–35
$\rho_b$ , г/см³: 2,65
$P_e$ , барн/эл.: 1,8
$\Delta t$ , мкс/м: 167–182

Порода: Известняк
ГК, API: 10–25
$\rho_b$ , г/см³: 2,71
$P_e$ , барн/эл.: 5,1
$\Delta t$ , мкс/м: 156

Порода: Доломит
ГК, API: 10–25
$\rho_b$ , г/см³: 2,87
$P_e$ , барн/эл.: 3,1
$\Delta t$ , мкс/м: 143

Порода: Ангидрит
ГК, API: менее 10–15
$\rho_b$ , г/см³: 2,98
$P_e$ , барн/эл.: 5,1
$\Delta t$ , мкс/м: 164

Порода: Каменная соль
ГК, API: менее 10–15
$\rho_b$ , г/см³: 2,03
$P_e$ , барн/эл.: 4,7
$\Delta t$ , мкс/м: 220

Порода: Уголь
ГК, API: обычно менее 30
$\rho_b$ , г/см³: 1,2–1,5
$P_e$ , барн/эл.: около 0,2
$\Delta t$ , мкс/м: 330–460

Порода	ГК, API	$\rho_b$ , г/см³	$P_e$ , барн/эл.	$\Delta t$ , мкс/м
Глины	80–150	2,2–2,7	обычно 2–4	обычно 230–500
Кварцевый песчаник	15–35	2,65	1,8	167–182
Известняк	10–25	2,71	5,1	156
Доломит	10–25	2,87	3,1	143
Ангидрит	менее 10–15	2,98	5,1	164
Каменная соль	менее 10–15	2,03	4,7	220
Уголь	обычно менее 30	1,2–1,5	около 0,2	330–460

Порядки величин для ориентира. Каменная соль показывает 2,03 г/см³ при истинной плотности 2,17: так прибор пересчитывает электронную плотность (Плотностной гамма-гамма каротаж и фотоэлектрический индекс); у ангидрита кажущаяся плотность, наоборот, на 0,02 больше истинной. Нейтронный каротаж показывает около нуля в плотных известняке, ангидрите и соли и очень высокие значения в глинах, углях и гипсе, где много водорода. Для интервального времени в мкс/фут значения делят на 3,28.

Читают такие сочетания целиком. Низкий ГК говорит только о том, что порода не глинистая: так выглядят и чистый песчаник, и известняк, и ангидрит, и соль. Плотность 2,98 г/см³ при $P_e$ около 5 и интервальном времени около 164 мкс/м — ангидрит; плотность около 2,03 при $P_e$ 4,7 и 220 мкс/м — каменная соль; очень низкая плотность при высоком интервальном времени и низком ГК — уголь.

Что меняется, если…

…пористость растёт при той же породе — плотность падает, интервальное время и нейтронная пористость растут, а $P_e$ меняется мало;
…при той же плотности меняется минерал скелета — сильнее всего меняется $P_e$ : у кварца он втрое ниже, чем у кальцита;
…в порах промытой зоны газ вместо воды — плотность и нейтронная пористость падают, и кривые пары «плотность — нейтрон» расходятся характерным образом (Нейтронный каротаж);
…в породе глина — растут ГК и нейтронная пористость, а плотностная пористость в глинах обычно ниже нейтронной.

Показание как смесь откликов

Большинство методов пористости подчиняется простому правилу: показание зонда складывается из показаний составляющих породы — минералов скелета, глины, флюидов в порах, — взвешенных по их долям в объёме, который видит зонд. На этом правиле построен количественный переход от кривых к пористости и составу породы.

Показание зонда как смесь откликов составляющих породы

L = \sum_i V_i\,L_i, \qquad \sum_i V_i = 1

где:

$L$ показание зонда в объёме исследования, единицы метода
$V_i$ объёмная доля $i$ -й составляющей: минерала, глины, флюида в порах, доли единицы
$L_i$ показание, которое зонд дал бы в чистой $i$ -й составляющей, единицы метода

Единицы: единицы метода: г/см³ для плотности, барн/см³ для объёмного фотоэлектрического поглощения $U$ , мкс/м для интервального времени, доли единицы для водородного индекса

Справедливо, если

зонд видит однородный объём, пласт толще вертикального разрешения, поправки за скважину внесены;
для объёмной плотности правило точное — это баланс массы; для фотоэлектрического поглощения смешивается не $P_e$ , а произведение $U = P_e\,\rho_e$ ;
для нейтронного метода правило приближённое: сказываются минерал скелета, поглотители нейтронов и газ;
для интервального времени это эмпирическое уравнение среднего времени, верное для уплотнённых сцементированных пород;
для сопротивления правило не выполняется: ток идёт только по воде в порах, и связь нелинейна (уравнение Арчи, Уравнение Арчи и насыщенность чистых коллекторов).

Каждая измеренная кривая даёт одно уравнение. Если скелет известен, а неизвестна только пористость, достаточно одного метода. Если неизвестен и минеральный состав, нужны два-три метода с разной чувствительностью к минералам — на этом построены кросс-плоты (Литология и пористость по кросс-плотам) и многоминеральные модели интерпретации.

Например, песчаник с пористостью 25 %, поры которого в промытой зоне заполнены пресным фильтратом, даёт объёмную плотность около 2,24 г/см³ и интервальное время около 292 мкс/м; известняк той же пористости — около 2,28 г/см³ и 272 мкс/м. Эти различия малы по сравнению с влиянием самой пористости, поэтому по одной плотности или одному интервальному времени песчаник от известняка не отличить. Зато фотоэлектрический индекс у них различается почти втрое — около 1,6 и 4,5 барн/электрон.

Расчётный примерКакой комплекс записать: условия скважины диктуют выбор

Исходные данные (условные)

Скважина: разведочная, ствол диаметром 216 мм
Буровой раствор: на углеводородной основе, утяжелён баритом
Ожидаемый разрез: карбонаты с кавернами, в кровле возможен газ
Задачи: литология, пористость, насыщенность, газонефтяной контакт

Решение

Сопротивление. Раствор не проводит ток, поэтому боковой каротаж и ПС исключены; $R_t$ дадут индукционные зонды разной глубинности. В плотных высокоомных карбонатах их точность падает — это учитывают при интерпретации.
Литология. ГК записывают со спектрометрией: в карбонатах высокий ГК часто создаёт уран, а не глины. Фотоэлектрический индекс при барите в растворе ненадёжен, поэтому минеральный состав определяют по сочетанию плотностного, нейтронного и акустического каротажа.
Пористость и газ. Пара «плотностной — нейтронный» даёт пористость и выделяет газ по характерному расхождению кривых; ядерно-магнитный каротаж — пористость, не зависящую от минералов, и долю связанной воды.
Каверны. Акустический каротаж почти не замечает крупных каверн, поэтому разность пористости по паре «плотностной — нейтронный» и по акустическому каротажу оценивает вторичную пористость.
Контакты и качество. Опробователь пластов на кабеле даёт давления по разрезу и пробы флюида, по градиентам давления находят контакты; кавернограмма нужна для контроля прижимных приборов.

Ответ: ГК со спектрометрией, кавернометрия, индукционный каротаж разной глубинности, плотностной и нейтронный, акустический и ядерно-магнитный каротаж, опробователь пластов. ПС и боковой каротаж не записывают,

P_e

используют с оговорками.

Что это значит. Комплекс выбирают не по списку, а по физике: каждое условие скважины исключает одни методы и делает обязательными другие. Будь раствор солёным на водной основе, главным методом сопротивления стал бы боковой каротаж, $P_e$ — надёжным индикатором литологии, а ПС — источником сведений о пластовой воде. Условия примера условные.

Радиоактивные источники и генераторы

Плотностной и нейтронный зонды работают с закрытыми радиоактивными источниками — герметичными капсулами с радионуклидом. Источник гамма-квантов плотностного прибора — цезий-137: энергия квантов 662 кэВ, период полураспада около 30 лет. Источник нейтронов — смесь америция-241 с бериллием: альфа-частицы америция выбивают из бериллия быстрые нейтроны со средней энергией около 4 МэВ; период полураспада америция-241 — около 430 лет. Активность каротажных источников — десятки гигабеккерелей у цезиевого и сотни гигабеккерелей у нейтронного (порядка 1,5–2 и 16–20 кюри).

Ампульный источник нельзя выключить: он излучает всегда, поэтому на поверхности его держат в защитном контейнере и переносят специальным инструментом. Всё чаще вместо ампулы применяют импульсный генератор нейтронов — малогабаритный ускоритель, который излучает, только пока на него подано напряжение. На таких генераторах основаны методы контроля насыщенности в обсаженных скважинах, а некоторые современные приборы, в том числе для каротажа в процессе бурения, вовсе обходятся без ампульных источников.

Радиационная безопасность

Излучение каротажных источников опасно при облучении вблизи незащищённой ампулы и особенно при её разгерметизации. Хранение, перевозку, установку источника в прибор и извлечение из него выполняют только обученные специалисты по лицензии и нормам радиационной безопасности, с дозиметрическим контролем и ограждённой зоной работ. Особый случай — прихват прибора с источником в скважине: ловильные работы и, если источник извлечь не удалось, его изоляцию ведут по специальным утверждённым процедурам с уведомлением надзорных органов. Здесь это описано для понимания, а не как порядок действий.

Термины и обозначения

Зонд и прибор: зондом называют измерительную часть прибора — источник и приёмники на заданных расстояниях; прибор включает также электронику и корпус. В речи слова часто используют как синонимы.
Длина зонда (spacing): расстояние между источником и приёмником; задаёт глубинность и вертикальное разрешение.
Пассивный и активный метод: пассивный регистрирует собственные поля породы (ГК, ПС), активный возбуждает породу и измеряет отклик (сопротивление, акустика, ядерные методы).
Прижимной и корпусной прибор: у прижимного датчики в башмаке, прижатом к стенке рычагом; у корпусного — внутри корпуса, центрированного или прижатого пружиной.
Компенсированный зонд: зонд с двумя детекторами или приёмниками на разных расстояниях от источника; сравнение их показаний убирает влияние ствола и корки.
Тройной комплекс (triple combo): ГК, сопротивление разной глубинности и пара «плотностной — нейтронный» каротаж, записанные одной сборкой; с акустическим каротажем — четверной комплекс.

Частые ошибки и заблуждения

Неверно

«Плотностной каротаж измеряет пористость».

На самом деле

Он измеряет рассеяние гамма-квантов, то есть электронную плотность. Пористость из неё рассчитывают, задав плотности скелета и флюида, — и ошибка в любой из них переходит в пористость.

Неверно

«Все кривые на планшете относятся к одному объёму породы».

На самом деле

Глубинность методов различается от сантиметров до метров: ядерные методы видят промытую зону, глубокие зонды сопротивления — неизменённый пласт.

Неверно

«Раз ГК низкий, это песчаник-коллектор».

На самом деле

Низкий ГК дают и известняк, и доломит, и ангидрит, и соль, и уголь. Литологию уточняют по плотности, фотоэлектрическому индексу, нейтронному и акустическому каротажу.

Неверно

«Прибор компенсированный — значит, скважина на него не влияет».

На самом деле

Компенсация справляется с умеренной коркой и неровностями стенки. В больших кавернах, при толстой или тяжёлой корке поправка выходит за пределы метода, и показания проверяют по кавернограмме и кривой поправки.

Подробно: для продвинутых

Те же методы в процессе бурения

Почти все основные методы существуют и в исполнении для каротажа в процессе бурения (LWD). Датчики встроены в утяжелённые бурильные трубы и вращаются вместе с ними, поэтому плотностной каротаж и ГК измеряют по секторам окружности ствола и строят азимутальные изображения: по ним видно, где пласт пересекает ствол сверху и снизу, и горизонтальную скважину удерживают в пласте. Башмака нет: зазор между прибором и стенкой меняется при вращении, и его учитывают по данным разных секторов, беря лучшие по контакту — в горизонтальном стволе обычно нижний сектор.

Сопротивление в процессе бурения чаще измеряют не током и не индукцией, а распространением электромагнитных волн частотой от сотен килогерц до нескольких мегагерц: по сдвигу фазы и затуханию волны между приёмниками получают два сопротивления разной глубинности. Все эти измерения выполняются через минуты или часы после вскрытия пласта, когда проникновение фильтрата ещё неглубокое (Каротаж в открытом стволе: зачем, как и когда).

Связь с другими темами

Каротаж в открытом стволе: зачем, как и когда — как и когда записывают каротаж, глубинность и вертикальное разрешение, программа исследований.
Скважина как среда измерений: зона проникновения и глинистая корка — какую зону вокруг ствола видит каждый зонд и как на него влияют раствор и корка.
Гамма-каротаж и спектрометрия естественной радиоактивности — пассивный метод: естественная радиоактивность и глинистость.
Каротаж сопротивления: электрические и индукционные зонды — боковой и индукционный каротаж и определение $R_t$ .
Плотностной гамма-гамма каротаж и фотоэлектрический индекс — плотность и фотоэлектрический индекс: как работает гамма-гамма каротаж.
Нейтронный каротаж — водородный индекс, нейтронная пористость и газ.
Литология и пористость по кросс-плотам — как сочетание нескольких методов даёт литологию и пористость.

Проверьте себя

1
Какой из этих методов пассивный?
1. А.Нейтронный каротаж
2. Б.Плотностной гамма-гамма каротаж
3. В.Гамма-каротаж
4. Г.Индукционный каротаж
Показать ответ
Правильный ответ: В. Гамма-каротаж
ГК только считает кванты естественного излучения калия, урана и тория — своего источника у прибора нет. Остальные методы возбуждают породу гамма-квантами, нейтронами или электромагнитным полем.
2
Зачем плотностному и нейтронному зондам два детектора на разных расстояниях от источника?
1. А.Чтобы один детектор измерял плотность, а другой — водород
2. Б.Для резерва на случай отказа одного детектора
3. В.Чтобы вдвое ускорить запись
4. Г.Чтобы по разнице показаний исключить влияние корки, раствора и неровностей ствола
Показать ответ
Правильный ответ: Г. Чтобы по разнице показаний исключить влияние корки, раствора и неровностей ствола
Ближний детектор сильнее чувствует приствольную помеху, дальний — пласт. Сравнивая их, прибор исключает общую для обоих помеху: плотностной вводит поправку $\Delta\rho$ за корку, нейтронный пересчитывает в пористость отношение счётов.
3
Пласт: ГК 8 API, плотность 2,98 г/см³, $P_e$ 5,1 барн/электрон, интервальное время 164 мкс/м, нейтронная пористость около нуля. Что это за порода? А если плотность 2,03 г/см³, $P_e$ 4,7, интервальное время 220 мкс/м?
Показать ответ
Первый пласт — ангидрит: нерадиоактивная, очень плотная порода без пор с высоким $P_e$ и малым интервальным временем. Второй — каменная соль: низкий ГК, кажущаяся плотность 2,03 г/см³, $P_e$ 4,7 и интервальное время около 220 мкс/м. Ни по одной кривой в отдельности эти породы уверенно не определить — только по сочетанию.
4
Скважину бурят на растворе на углеводородной основе. Какой метод даст сопротивление неизменённого пласта $R_t$ ?
1. А.Боковой каротаж
2. Б.Микробоковой каротаж
3. В.Метод ПС
4. Г.Индукционный каротаж
Показать ответ
Правильный ответ: Г. Индукционный каротаж
Индукционному зонду не нужен контакт с проводящим раствором: он наводит токи в породе переменным магнитным полем. Боковому каротажу, микрозондам и ПС нужен проводящий раствор, поэтому в растворе на углеводородной основе они не работают.
5
Почему пористость по плотностному каротажу и насыщенность по глубокому индукционному зонду в одном и том же пласте могут относиться к разным флюидам?
Показать ответ
Плотностной зонд видит 10–15 см за стенкой — промытую зону, где поры заполнены фильтратом и остаточными углеводородами. Глубокий индукционный зонд видит пласт на 1–2 м от оси скважины, в основном за зоной проникновения. Поэтому флюид в расчёте пористости — это фильтрат, а насыщенность по сопротивлению описывает неизменённый пласт.
6
Какие кривые лучше всего различают тонкие прослои толщиной 5–10 см?
1. А.Нейтронный каротаж
2. Б.Глубокий индукционный зонд
3. В.ГК
4. Г.Фотоэлектрический индекс и микрозонды
Показать ответ
Правильный ответ: Г. Фотоэлектрический индекс и микрозонды
У фотоэлектрического индекса и микрозондов вертикальное разрешение 5–10 см. ГК и нейтронный каротаж осредняют интервал около полуметра, глубокий индукционный зонд — метр-два.

Обновлено: 26 октября 2026 г.