Геофизические исследования в скважинах проводятся с помощью специальных установок, которые включают наземную и глубинную аппаратуру, соединенную между собой каналом связи— геофизическим кабелем, а также спуско-подьемный механизм, обеспечивающий перемещение глубинных приборов по стволу скважины. Эти установки называют автоматическими каротажными станциями.
Наземная аппаратура, включающая совокупность измерительной аппаратуры, источников питания, контрольных приборов и скомпонованная в виде отдельных стендов, смонтированных в специальном кузове, установленном на шасси автомобиля, носит название лаборатории каротажной станции.
Под скважинной и геофизической аппаратурой понимают совокупность измерительных устройств, предназначенных для определения различных физических параметров в скважине. В большинстве случаев комплект скважинной аппаратуры включает в себя датчик (зонд), располагающийся вне скважинного прибора или входящий в его состав, передающую часть телеизмерительной системы, находящуюся внутри гильзы скважинного прибора, кабель и приемную часть телеизмерительной системы на поверхности. Информация со скважинного прибора и преобразуется па поверхности в геофизические диаграммы, отнесенные к глубине интервала регистрации.
Конструктивные особенности того или иного прибора определяются физическими основами метода, скважинными условиями и технологией проведения работ. Комплексные и комбинированные скважинные приборы с использованием многоканальных телеизмерительных систем позволяют за одни спуск-подъем регистрировать одновременно несколько физических параметров. Наибольшее распространение получили комплексные четырехканальные приборы на одножильном кабеле с частотной модуляцией сигнала и частотным разделением каналов. Скважинные приборы работают в условиях высоких давлений (до 120 МПа), температуры (до 250°С) и химически агрессивной внешней среды (растворы солей, нефть, газ и т. п.). При перемещении по стволу скважины они испытывают механические воздействия.
Спуск и подъем скважинных приборов осуществляются с помощью подъемника, кабеля, подвесного и направляющего роликов, устанавливаемых на устье скважины. В зависимости от типа и длины кабеля применяют подъемники с лебедками разных размеров и конструкций (ПК-2, ПК-4, ПК-С).
Подъемник представляет собой самоходную установку, смонтированную в специальном металлическом кузове на шасси. Спуск и подъем кабеля происходят при помощи лебедки типа ЛКПМ. Для подсоединения измерительной цепи лаборатории к жилам кабеля на лебедке устанавливается коллектор.
Подъемник имеет органы управления лебедкой и трансмиссией ее привода, приборы для измерения скорости движения кабеля, глубины его спуска и натяжения, световую сигнализацию и двустороннюю переговорную связь с буровой и лабораторией, приборы для освещения кузова и устья скважины, различное оборудование для проведения монтажных работ при геофизических исследованиях.
В процессе геофизических исследований должны быть известны данные о глубине нахождения, скорости перемещения прибора по скважине и натяжении кабеля. Кроме того, необходимо четко согласовать перемещение прибора по скважине с движением диаграммной бумаги, на которой регистрируются кривые измеряемых геофизических параметров. Это достигается применением блок-баланса или направляющего и подвесного роликов с датчиками глубины, натяжения и сельсиниой передачей.
Блок-баланс состоит из ролика для направления кабеля в скважину и подставки, устанавливаемой над устьем скважины и прижимаемой к столу ротора бурильным инструментом. В последнее время для направления кабеля в скважину используют направляющий и подвесной ролики. Направляющий ролик обычно крепится к подроторной раме основания буровой, а подвесной после установки датчиков глубины и натяжения и подсоединения к ним кабелей от смоточного устройства подъемника с помощью подвески закрепляют на талевой системе бурильной установки.
Геофизические кабели предназначены для спуска и подъема приборов при проведении геофизических исследований, прострелочно-взрывных работах, а также для отбора проб и образцов горных пород в скважинах, заполненных жидкостью или газом различной плотности, состава, температуры и давления. Жилы и броню кабеля используют в качестве линий связи. По кабелю подают питание к скважинным приборам и передаются измеряемые сигналы в наземную измерительную аппаратуру, где они регистрируются. Кабель применяют в качестве измерительного инструмента для определения глубины нахождения приборов в скважине.
В соответствии с назначением и условиями эксплуатации геофизические кабели должны обладать определенными свойствами: а) высокой механической прочностью, гибкостью и минимальным удлинением, б) малым электрическим сопротивлением токопроводящих жил, в) высоким сопротивлением изоляции жил.
При промыслово-геофизических работах применяют одножильные и многожильные кабели в защитной оплетке, резиновых шлангах и бронированные. Последние имеют существенные преимущества перед кабелями в оплетке и шланге. Они отличаются высокой прочностью, хорошей проходимостью в скважинах, заполненных промывочной жидкостью большой плотности, и имеют сравнительно небольшие диаметры.
Обычно сопротивление изоляции жилы нового кабеля около 100-150 МОм на 1 км при 20°С. В процессе эксплуатации оно снижается в связи с ослаблением изоляционных покровов. Для проверки изоляции жил кабеля используют мегомметры. Привязку шкалы глубин на диаграммах и уточнение фактических глубин нахождения скважинного прибора выполняют с помощью магнитных меток, нанесенных на кабель через 20—50 м.