Введение. 
Решение уравнения Лапласа

Поиски и разведка полезных ископаемых сопровождаются бурением скважин. В нефтяной и газовой промышленности последние служат не только для поисков и разведки месторождений нефти и газа, но и для их разработки. В целях изучения геологического разреза скважин, их технического состояния и контроля за режимом разработки месторождений в них проводят геофизические исследования Комплекс ГИС назван промысловой геофизикой.

Изучение геологического разреза скважины заключается в определении последовательности и глубины залегания пластов, их литолого-петрографических свойств, оценке наличия и количественного содержания в недрах полезных ископаемых. Изучение разреза возможно путем отбора керна. Однако он связан с применением специальных долот, что приводит к ограничению и замедлению бурения, а в конечном счете — к его удорожанию. Кроме того, керн не всегда удается извлечь из нужного интервала (неполный вынос керна), а при его отборе и выносе на поверхность свойства породы и насыщающей ее жидкости заметно изменяются, поэтому результаты анализа керна и шлама не дают полного представления о геологическом разрезе. Вместе с тем некоторые физико-химические свойства пород (электропроводность, электрохимическая активность, радиоактивность, температуропроводность, упругость и др.) поддаются изучению непосредственно в скважине в условиях их естественного залегания путем проведения в ней соответствующих геофизических или геохимических исследований. Такие исследования, заменяющие частично или полностью отбор керна, названы каротажем; результаты их изображаются в виде диаграммы изменения физических свойств пород вдоль скважин — каротажных диаграмм. В зависимости от изучаемых свойств горных пород известны следующие виды каротажа: электрический, радиоактивный, термический, акустический и др.

Результаты каротажа дают возможность определять последовательность и глубину залегания пластов, вскрываемых скважиной, их литологические свойства и содержание в них полезных ископаемых (нефть, газ, уголь, руды, нерудное сырье). Полученные данные являются исходными для изучения геологического строения месторождения и региона в целом, а также для подсчета запасов и проектирования рациональной системы разработки залежи. Геофизические данные являются в настоящее время основными и служат для оценки коллекторских свойств пород и степени их насыщения нефтью, газом или водой. Отбор керна в таких скважинах доводится до оптимального минимума, а в тех случаях, когда разрез месторождения хорошо изучен, бурение ведется без отбора керна. Однако полностью отказаться от него, особенно в разведочных скважинах, нерационально. Данные о пористости, проницаемости, глинистости, нефтегазонасыщенности и других свойствах, полученные при анализе керна, являются часто исходными для корректировки результатов интерпретации материалов геофизических исследований.

Контроль за разработкой нефтяных и газовых месторождений включает комплекс геофизических исследований в действующих и контрольных (одиночных) скважинах, размещенных в пределах эксплуатируемой залежи для изучения процесса вытеснения нефти в пласте и закономерностей перемещения водонефтяного, газонефтяного и газоводяного контактов.

Изучение технического состояния скважин проводится на всех этапах их действия: бурения, перед вводом в эксплуатацию, в процессе эксплуатации. Во время бурения инклинометром определяют искривления ствола скважины, каверномером — ее диаметр, резистивиметром и электрическим термометром — места поступления жидкости из пласта в скважину и поглощения промывочной жидкости. Перед вводом скважины в эксплуатацию проводится изучение технического состояния колонны на герметичность и качество цементирования. В эксплуатационных скважинах контроль их технического состояния заключается в выявлении мест нарушения герметичности цементного кольца, нарушений сцепления цемента с колонной и породой, вызывающих возникновение затрубной циркуляции жидкости.

К ГИС принято также относить прострелочно-взрывные работы, опробование пластов приборами на кабеле, отбор керна боковыми грунтоносами, перфорацию колонн при вскрытии пластов, обсаженных трубами, торпедирование. Связь этих работ с геофизическими вызвана тем, что для их выполнения применяется то же оборудование, что и при ГИС.

В процессе бурения производят отбор образцов пород из стенки скважины боковым грунтоносом для дополнительного изучения вскрываемого разреза, отбор жидкостей и газов приборами на кабеле (ОПК) для оперативного опробования пластов в необсаженных скважинах, торпедирование бурильного инструмента и металлических предметов, оставленных в скважине при ликвидации аварий. При вводе скважины в эксплуатацию для сообщений скважины с пластом осуществляют перфорацию колонны против продуктивных горизонтов.

В эксплуатационных и нагнетательных скважинах с открытым забоем с помощью пороховых генераторов давления и торпедирования производят разрыв пластов и тем самым повышают их отдачу или приемистость. Геофизические исследования являются в настоящее время неотъемлемой частью геологических, буровых и эксплуатационных работ, проводимых при разведке и разработке нефтяных, газовых и других месторождений полезных ископаемых.