Геологи любят исследовать недра Земли, так же как врач — тело пациента. Если разведочные работы, проводимые до бурения скважины, можно сравнить с первичным приёмом у врача (посмотрит, послушает и направит на УЗИ), то готовая скважина открывает широкий простор для углублённого (в прямом и переносном смыслах) изучения геологических структур. Во-первых, появляется возможность извлечь из скважины кусочки породы, во-вторых — спустить на глубину зонд, оснащенный различными датчиками.
Образец горной породы называется керном. Процесс получения керна весьма непрост и требует значительных затрат времени. Вначале требуется поднять на поверхность бурильную колонну, развинтив её на отдельные трубы, а длина колонны может составлять несколько километров. Далее в скважину спускается керноприёмное устройство, представляющее собой буровую головку с цилиндрической полостью. Устройство выбуривает столбик породы, откалывает его и фиксирует внутри себя. После этого колонна труб вновь поднимается на поверхность и из керноприёмника достаются готовые образцы породы. Собранные образцы передаются в лабораторию для проведения химических и физических опытов.
Изучение свойств керна весьма информативно, но это дорогой метод. К тому же, некоторые свойства пластов, через которые прошла скважина, можно выяснить только «на месте», например их температуру. Одними из первых исследования в скважинах при помощи зондов осуществили браться Конрад и Марсель Шлюмберже. Они проводили измерения электрических свойств горных пород. В настоящее время известно несколько десятков методов геофизических исследований — радиоактивные, акустические, индукционные. Как правило, хорошего результата можно добиться только сочетанием различных методов.
В России промыслово-геофизические исследования называют словом «каротаж». Это название пошло от французского слова la carotte, означающее «морковь». Так французские специалисты в шутку называли образцы керна, поднятого из скважины. Кстати, французская морковь в отличие от нашей имеет не коническую, а цилиндрическую форму и действительно похожа на столбики керна. Несмотря на то, что слово la carotte изначально относилось к изучению образцов породы, в России так стали называть бескерновые методы проведения исследований. В самой Франции слово «каротаж» не вошло в лексикон геофизиков.
Каротаж скважины, как правило, ведётся снизу вверх. Зонд опускается на нужную глубину, после чего медленно поднимается с постоянной скоростью. Установленные в зонде датчики ведут непрерывную регистрацию свойств окружающих пород. Некоторые методы основаны на пассивном измерении естественных свойств пород (температуры, электропроводности, радиоактивности), другие предполагают предварительное воздействие электрическим током, магнитным полем, нейтронным или гамма-излучением с последующим замером происходящих изменений в породе.
Итогом проведения каротажа является получение весьма замысловатых графиков, интерпретация которых позволяет определить литологический состав, мощность пород, выделить интервалы залегания продуктивных пластов, установить их коллекторские свойства.