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在众多地球物理勘探方法中,大地电磁测深法(MT)具有探测深度大、不受高阻屏蔽以及对地下低阻异常体敏感等优点。基于这些优点,大地电磁测深法数值模拟技术也在不断的发展,特别是随着信息技术的不断发展,许多的商业软件在大地电磁测深法的数值模拟研究也愈加的广泛。因此,论文在油气藏地质及开发工程国家重点实验室开放基金—油气储层参数主轴各向异性大地电磁三维正反演研究(PLC2001802)的支持下,基于Comsol Multiphysics这款有限元数值仿真软件进行大地电磁三维正反演研究,着重分析了不同模型的视电阻率、阻抗相位、阻抗张量、相位张量以及倾子的三维正演响应特征,并利用Comsol软件分析了三维起伏地形以及三维静态效应对视电阻率和阻抗相位的影响,从而为今后开展三维大电磁测深法的野外施工和资料处理提供了新的研究方法。本文首先对Comsol软件进行介绍,总结了国内外众多学者利用Comsol软件进行地球物理数值模拟相关研究工作。其次,详细介绍了Comsol软件进行三维大地电磁正演模拟相关流程,并着重论述了网格剖分、求解器的设定和后处理等步骤。另外,Comsol软件的正确性验证是整个三维大地电磁正演模拟研究的基础,在分析了Comsol软件对层状模型、三维模型DTM1的模拟解分别与解析解和mt3dinv对比结果,均证明Comsol软件满足三维大地电磁正演模拟精度要求。最后,通过对比Comsol软件不同算法的计算效率,最终确定了稳定双共轭梯度法(BICGSTAB)完成整个三维大地电磁正演研究工作。通过分析COMMEMI3D-1标准模型不同参数的三维正演结果,表明了Comsol软件用于研究三维大地电磁不同参数正演的可行性。为更接近实际勘探情况,利用Comsol软件又对比分析了高低阻组合模型以及垂直断层模型在不同参数的正演结果。另外,三维起伏地形模型的视电阻率和阻抗相位的正演结果表明山峰顶部的视电阻率小于背景电阻率,而山峰根部的视电阻率大于背景视电阻率,阻抗相位在山峰顶部最大,而山谷模型的正演结果刚好与山峰相反,不同测线的视电阻率和阻抗相位曲线证明了上述现象。均匀半空间静态模型的正演结果中,在不均匀体范围的测点的视电阻率曲线均较小,阻抗相位曲线仅在高频处较小,在不同测线的视电阻率等值线图中,不均匀体存在的区域在整个频段呈现一低阻条带,而阻抗相位的等值线图仅在高频段出现上述现象,在含有异常体的静态模型的正演中,由于地面不均匀体的存在,屏蔽了地下的低阻异常体信息。为了进一步验证Comsol软件正演结果的准确性,利用有限内存拟牛顿法(LBFGS)分别对COMMEMI3D-1模型、高低阻组合模型和垂直断层模型的阻抗张量进行全阻抗张量反演,反演结果与实际模型之间较为吻合。因此,通过整体研究工作均表明Comsol软件为大地电磁三维正演研究提供一种新的研究思路。