Геофизические исследования скважин (ГИС)

Что это

Геофизические исследования скважин (ГИС) — это совокупность методов измерения физических свойств горных пород и пластовых флюидов непосредственно в стволе скважины с помощью специальных приборов-зондов, спускаемых на кабеле или интегрированных в буровой инструмент. Результаты ГИС позволяют определить литологию пород, пористость, проницаемость, нефте- и газонасыщенность пластов — то есть получить детальный геологический разрез без сплошного отбора керна. Именно ГИС даёт ответ на главный вопрос бурения: есть ли здесь углеводороды и стоит ли их добывать.

Зачем это нужно

Бурение одной нефтяной скважины глубиной 3–5 км обходится от нескольких десятков миллионов до сотен миллионов рублей. Принимать решение о дальнейшей судьбе скважины — перфорировать, цементировать, бросить — без объективных данных о разрезе невозможно. ГИС появились в 1927 году, когда братья Шлюмберже впервые провели электрическое каротажное измерение во французской скважине Пешельбронн. С тех пор методы многократно усложнились, но задача осталась прежней: получить максимум информации о пласте с минимальными затратами. Сегодня ГИС обязательны по российскому законодательству при строительстве любой нефтегазовой скважины и регламентируются отраслевыми стандартами (например, РД 153-39.0-072-01).

Как это работает

Приборы (зонды или зондовые сборки) спускают в скважину на геофизическом кабеле или в составе бурильной колонны. Во время подъёма или бурения они непрерывно регистрируют физические параметры пород на разных глубинах. Данные передаются на поверхность по кабелю или по беспроводным каналам, обрабатываются программным обеспечением и интерпретируются геофизиками. Основные методы ГИС:

Электрический каротаж (КС, БКЗ, БК, МКЗ) — измеряет удельное электрическое сопротивление пород; коллекторы с нефтью имеют высокое сопротивление, водонасыщенные — низкое.
Радиоактивный каротаж (ГК, НКТ) — гамма-каротаж фиксирует естественную радиоактивность (глины радиоактивны, песчаники — нет); нейтронный каротаж оценивает пористость.
Акустический каротаж (АК) — измеряет скорость распространения звука в породе, помогает определить пористость и механические свойства.
Кавернометрия — замер диаметра ствола скважины; отклонения от номинала указывают на осыпи или набухание глин.
Инклинометрия — определяет пространственное положение ствола скважины (угол и азимут), критична для горизонтального бурения.
Каротаж в процессе бурения (LWD/MWD) — измерения ведутся в режиме реального времени прямо во время проходки, что позволяет оперативно корректировать траекторию.

Примеры применения

Подсчёт запасов: по данным ГИС строят петрофизические модели пластов и рассчитывают объём углеводородов в залежи для постановки запасов на баланс.
Выбор интервалов перфорации: геофизики по каротажным кривым точно указывают, какие метры ствола вскрывают продуктивный пласт, а не воду или глину.
Горизонтальное бурение: LWD-инструменты в режиме реального времени удерживают долото в продуктивном пласте толщиной 2–3 м на протяжении нескольких километров.
Мониторинг разработки: повторные ГИС (мониторинговый каротаж) фиксируют продвижение водонефтяного контакта и помогают управлять добычей.
Цементирование: акустический каротаж цементного камня (АКЦ) проверяет качество заливки обсадной колонны — критично для изоляции пластов.

Связанные понятия

Каротаж — синоним ГИС в узком смысле, чаще применяется к кабельным измерениям.
Петрофизика — наука о связи физических свойств пород с их геологическими характеристиками; основа интерпретации ГИС.
Керн — образец породы, поднятый из скважины; используется для калибровки данных ГИС.
LWD / MWD (Logging/Measurement While Drilling) — каротаж и измерения в процессе бурения.
Геологический разрез — послойное описание пород, пересечённых скважиной; строится по данным ГИС и керна.
Пластоиспытатель (DST) — инструмент для отбора проб пластового флюида и замера давления; дополняет данные ГИС прямыми пробами.

Частые заблуждения

Распространённое заблуждение: «ГИС показывает нефть напрямую». На самом деле каротажные приборы измеряют физические свойства — сопротивление, радиоактивность, скорость звука. Вывод о наличии нефти или газа делает геофизик-интерпретатор, сопоставляя несколько кривых и данные керна. Ещё один миф: ГИС и сейсморазведка — одно и то же. Сейсмика изучает строение недр с поверхности земли на площади в десятки квадратных километров, а ГИС работает точечно — только в стволе конкретной скважины, зато с несравнимо более высоким вертикальным разрешением (сантиметры против десятков метров у сейсмики).