К геологическим методам относится изучение разреза скважины непосредственно по образцам горной породы, нефти, газа и воды.
Количество отбираемого из скважины керна зависит от ее категории. В опорных скважинах проходка колонковыми долотами обычно составляет 100 % их глубины. В параметрических скважинах керн отбирается для получения необходимых данных о геологическом строении и нефтегазоносности новых перспективных территорий или зон, а также для получения необходимых параметров для интерпретации геофизических материалов. В поисковых скважинах керн отбирается в предполагаемых нефтегазоносных толщах, в разведочных — только в пределах той части нефтегазоносной толщи, которая включает продуктивные пласты. В эксплуатационных скважинах керн отбирают в каждой десятой скважине только из нефтяных или газовых пластов для детального изучения их коллекторских свойств. Скважины, в которых отбирают керн, должны быть равномерно расположены по площади. В нагнетательных скважинах рекомендуется отбирать керн в каждой скважине из интервала продуктивного пласта, в который намечена закачка рабочего агента, для определения пористости и проницаемости пород. Знания коллекторских свойств пласта помогут освоению нагнетательных скважин и регулированию процесса заводнения.
В оценочных скважинах необходимо отбирать керн по всему пласту, в пьезометрических и контрольных скважинах — из продуктивных пластов.
Литологическую характеристику разреза и признаки нефтеносности в нем можно изучать по шламу. Этот метод значительно уступает методу изучения разреза по керну, так как шлам представляет собой раздробленные долотом кусочки породы. Кроме того, отдельные обломки в зависимости от их диаметра и плотности породы поднимаются по скважине промывочной жидкостью с неодинаковой скоростью, поэтому в образце шлама, отобранном на устье скважины, будут находиться обломки, вынесенные с разной глубины. Это затрудняет определение глубины выноса шлама и привязку образцов к геологическому разрезу. Небольшие обломки пород в шламе не дают возможности определить по ним коллекторские свойства продуктивных пластов и степень их нефтенасыщенности. Несмотря на отмеченные недостатки, шлам следует отбирать в разведочных скважинах всех категорий.
В опорных, параметрических и поисковых скважинах шлам отбирают по всему стволу скважины, в разведочных — только в интервалах нефтегазоносных свит. В эксплуатационных, нагнетательных и наблюдательных скважинах шлам, как правило, не отбирают.
Образцы пород отбираются боковым грунтоносом в разведочных скважинах всех категорий из интервалов, не охарактеризованных керном, для изучения литологии, возраста или нефтеносности пород, слагающих интервал, если нельзя получить однозначный ответ на поставленные вопросы по геофизическим данным. Образцы боковыми грунтоносами отбирают после завершения на скважине промежуточных или окончательных промыслово-геофизических работ.
Для отбора образцов существуют стреляющие и сверлящие боковые грунтоносы. В настоящее время все большее распространение получает сверлящий боковой грунтонос. С его помощью из скважины извлекают цилиндрические образцы горных пород, высверленные из ее стенок. Диаметр образцов достигает 20 мм, а высота 40 мм. Такой размер образцов позволяет определить литологический состав породы, изучить ее структуру, коллекторские свойства и нефтенасыщенность.
Интервалы отбора керна и шлама устанавливаются геологической службой организации, производящей бурение скважины, и фиксируются в геолого-техническом наряде. В процессе бурения скважины интервалы отбора образцов должны уточняться. Перед началом отбора керна из заданного интервала рекомендуется производить контрольный промер бурового инструмента. Это позволит точнее привязать отобранные образцы горных пород к глубине. В процессе бурения скважин производится опробование пластов, перспективных на нефть и газ. Объекты для испытания определяются по данным керна и промыслово-геофизических исследований. Для целей опробования пластов в процессе бурения используются пластоиспытатели, спускаемые в скважину на каротажном кабеле и на бурильных трубах. Пластоиспытатели, спускаемые в скважину на трубах, дают более надежные результаты. С их помощью можно не только установить, чем насыщен пласт (нефтью, газом или водой), но и определить величину притока флюида из пласта и параметры пласта. Пластоиспытатель на каротажном кабеле позволяет выяснить лишь характер насыщения пластов флюидами.
Рекомендуется производить опробование непосредственно после вскрытия пластов. Этого правила особенно следует придерживаться при опробовании пластоиспытателем на каротажном кабеле из-за его малой емкости. При опробовании пластов, после вскрытия которых скважина длительное время находилась в бурении или простаивала, пластоиспытатели обычно заполняются фильтратом промывочной жидкости.
При бурении скважины необходимо следить за нефтегазопроявлениями на устье. Нефть обнаруживается в виде пленок в желобах или приемниках. Газ устанавливается по разгазированию раствора. В этих случаях необходимо отбирать на анализ пробы нефти или газа. Следует отбирать на анализ пробы нефти, полученные при испытании скважины пластоиспытателями.
Наиболее полную физико-химическую характеристику обеспечивает отбор проб нефти, газа и воды во время испытания скважины через эксплуатационную колонну. Характеристику пластовых нефти и газа можно получить при отборе их проб глубинным пробоотборником.