Геофизические исследования скважин

Москва 2025
МИНИС ТЕРСТВО Н АУКИ И ВЫСШЕГО ОБР А ЗОВА Н И Я  Р Ф
УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ МИСИС
ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ
Кафедра физических процессов горного производства 
и геоконтроля
П.В. Николенко
В.В. Набатов
Е.Л. Коссович
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ 
ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН
Учебное пособие
Рекомендовано редакционно-издательским  
советом университета
№ 4691

УДК 550.83 
 
Н63
Р е ц е н з е н т 
канд. техн. наук А.Е. Кошелев 
(ООО «Газпром геотехнологии»)
Николенко, Петр Владимирович.
Н63  
Геофизические исследования скважин : учеб. пособие  / П.В.  Николенко, В.В.  Набатов, Е.Л.  Коссович. – Москва  : Издательский Дом НИТУ МИСИС, 
2025. – 70 с.
ISBN 978-5-907833-71-5
Учебное пособие посвящено методам акустического каротажа 
скважин, включая теоретические основы и практические аспекты 
исследований. Рассматриваются особенности проведения измерений в водонаполненных и сухих скважинах, обработки данных 
с использованием кинематических, динамических и спектральных 
параметров. Представлено описание лабораторных исследований, 
направленных на формирование навыков интерпретации результатов каротажа, выделения пластов-коллекторов и оценки свойств 
горных пород.
Предназначено для обучающихся в специалитете по направлениям подготовки 21.05.05 «Физические процессы горного или нефтегазового производства» и 21.05.04 «Горное дело».
УДК 550.83
П.В. Николенко, 
В.В. Набатов, 
Е.Л. Коссович, 2025
ISBN 978-5-907833-71-5
НИТУ МИСИС, 2025

Содержание
Введение. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1 Выделение границ пласта коллектора и единичной  
трещины по результатам акустического  
каротажа водозаполненной скважины. .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . 7
1.1 Теоретические основы проведения акустического 
каротажа водозаполненной скважины. .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . 7
1.2 Лабораторное исследование. Использование 
кинематических характеристик упругих волн  
для выделения границ пласта коллектора  
и единичной трещины. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Контрольные вопросы. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2 Определение свойств пород пласта коллектора  
и параметров единичной трещины по результатам  
акустического каротажа водозаполненной скважины . .  .  . . . . . 25
2.1 Теоретические основы использования динамических 
и спектральных параметров при обработке  
результатов акустического каротажа. .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . 25
2.2 Лабораторное исследование. Применение  
динамических и спектральных информативных  
параметров для оценки параметров пласта коллектора . .  . . . 31
2.2.2 Состав и устройство лабораторного стенда . .  .  .  .  . . . . . . 31
2.2.3 Порядок выполнения исследования. .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . 31
Контрольные вопросы. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3 Проведение акустического каротажа  
в неводозаполненных скважинах с использованием 
специализированных каротажных комплексов. .  .  .  .  .  . . . . . . . . 39
3.1 Теоретические основы использования кинематических 
характеристик в условиях применения «сухого» 
акустического контакта. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.2 Лабораторное исследование. Каротаж сухой  
скважины. Оценка влияния длины зонда  
на результаты каротажа. Построение разреза  
динамических модулей упругости. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . 44
Контрольные вопросы. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Использование динамических характеристик  
при ультразвуковом каротаже необводненных  
скважин многоэлементными зондами. .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . 55
4.1 Теоретические основы использования  
многоэлементных зондов. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.2 Лабораторное исследование.  
Акустический каротаж сухой скважины.  
Построение разреза коэффициентов затухания  
многокомпонентным зондом . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . 63
Контрольные вопросы. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Список использованных источников. .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . 69

ВВЕДЕНИЕ
Акустический каротаж скважин является важным 
направлением в семействе методов геофизических исследований скважин (ГИС). Эти методы находят широкое применение в нефтегазовой промышленности, гидрогеологии, 
инженерной геологии и других областях, связанных с изучением недр Земли. Цель акустического каротажа – измерение 
и анализ акустических характеристик горных пород с последующим переходом к физико-механическим свойствам пород, их водо- и нефтенасыщенности, трещиноватости, пористости и другим параметрам.
Методы 
акустического 
каротажа 
основываются 
на анализе прохождения упругих волн через горные породы. Эти волны возбуждаются специализированными источниками и регистрируются чувствительными приемниками, размещенными в акустических зондах. В зависимости 
от вещества заполнения скважины различают два основных 
направления акустического каротажа – каротаж водозаполненных скважин и каротаж сухих (не заполненные жидкостью) скважин. Для каждого из направлений используются 
специфические методики и интерпретационные подходы.
Важность акустического каротажа обусловлена его 
способностью предоставлять уникальные данные о свойствах горных пород и флюидов, содержащихся в пластах. 
Одной из ключевых задач акустического каротажа является 
выделение пластов-коллекторов  – участков, способных аккумулировать и передавать жидкости или газы. Это играет 
решающую роль при оценке продуктивности месторождений 
нефти и газа, планировании буровых работ и оптимизации 
эксплуатации скважин. Кроме того, ультразвуковые методы 
позволяют получать высокоточные данные о характеристиках горных пород даже в условиях сложной структуры и изменчивости среды.
Области применения акустического каротажа включают нефтегазовую промышленность, где он используется 

для оценки продуктивности пластов, определения границ 
насыщенных зон, выявления трещиноватости и оценки 
прочностных характеристик пород. В гидрогеологии методы 
акустического каротажа применяются для исследования водоносных горизонтов, выявления зон фильтрации и определения параметров водонасыщенности. В инженерной геологии акустический каротаж помогает оценивать прочностные 
характеристики пород для строительства и проектирования 
сооружений. В горной промышленности он используется 
для изучения массивов горных пород при проектировании 
карьеров и шахт. Таким образом, акустический каротаж является мощным инструментом для изучения недр Земли, однако его применение требует тщательного подхода к интерпретации полученных данных.
В учебном пособии рассматриваются основные аспекты применения методов акустического каротажа, включая 
анализ водозаполненных и сухих скважин, а также практическое использование ультразвуковых технологий для 
выделения пластов-коллекторов. Кроме того, подробно рассматриваются вопросы аппаратурного и методического обеспечения проведения каротажных измерений, а также различные аспекты обработки и интерпретации полученных 
данных. Для закрепления теоретического материала предложены четыре лабораторные работы, а также широкий круг 
вопросов для самопроверки.

Выделение границ пласта 
коллектора и единичной трещины 
по результатам акустического 
каротажа водозаполненной 
скважины
1.1 Теоретические основы 
проведения акустического каротажа 
водозаполненной скважины
В основе акустического каротажа (АК) лежит взаимосвязь параметров полей упругих волн со свойствами горных 
пород и заполняющими пустоты флюидами. В идеализированной однородной упругой среде от источника возмущения 
распространяются две независимые волны  – продольная  P 
и поперечная (сдвиговая) S. Скорость указанных волн может 
быть определена из следующих выражений с учетом основных упругих констант среды:
 
(
)
(
)(
)
−µ
=
ρ
+ µ
−µ
1
;
1
1 2
P
E
V
 
(1.1)
 
(
)
=
ρ
+ µ ,
2
1
S
E
V
 
(1.2)
где VP и VS – скорость продольных и поперечных волн 
соответственно;
E – модуль упругости среды;
ρ – плотность среды;
μ – коэффициент Пуассона.
Для большинства пород справедливо соотношение 
VP ≈ (1,7 – 2,0)VS.