井地电磁法是一种电磁勘探方法,对于传统的地面电磁勘探方法,井地电磁法能够更接近深部目标体,有利于有效异常响应信号的获得。其工作原理是将垂直双极源放入井中,在靠近目标体的位置发射不同频率的正负交互方波信号,并同时在地面接收电磁响应信号,根据接收的电磁响应分量来反演地下电性构造。随着计算技术的飞速发展,使用有限差分、积分方程、有限元及边界元等数值计算方法求解一些三维复杂地电条件下的井地电磁响应成为现实,然而地质体岩矿物性变化大、形状和产状复杂,数值模拟仍然存在许多不易解决的问题,其近似程度和正确性也需要进一步验证。而物理模拟能够重复,且可通过实验来了解多种地质模型的电磁响应及异常目标体的响应规律,还可以用来验证数值模拟的正确性和近似程度。在地球物理的电法勘探方面,常根据相似准则,采用适当的比例(通常在1:100～1:1000000之间)复制地电模型,将缩尺模型响应转化成等价的理想化实尺模型的响应,用以验证相应工作方法的正确性和地电响应特征或勘探效果等。当前,井地直流电法的物理模拟研究相对较为成熟,而对井地电磁响应的物理模拟研究还相对较少,因此,为了研究油气藏模型的电磁异常响应特征,本文就频率域井地电磁的物理模拟开展研究,进一步研究频率域井地电磁场的空间分布特征,为验证新的数值模拟近似解的正确性和近似程度提供帮助。论文依托国家自然科学基金面上项目频率域井地电磁法的数值模拟和物理模拟研究(41574065),以物理模拟为主要手段,采集了井地电磁水槽模拟实验系统的空间数据,主要研究了井地电磁场空间分布特征、三维目标体的井地异常响应特征。在此基础上,通过制作不同电阻率的薄板、丘状模型,开展异常体的频率域井地电磁物理模拟,获取三维目标体的井地异常空间响应特征,为新的数值模拟近似解的正确性和近似程度提供实验支撑。本文针对频率域井地电磁物理模拟空间数据采集及分析研究,论文主要成果如下:1)根据相似准则以及水槽的大小设计了物理模型的大小、制作材料以及电阻率等参数。2)根据相似准则得到了井地电磁物理模拟用的激励源的频带、数据采集的采样间隔等参数。3)制作了 4个电导率不同的薄板状、丘状物理模型,以及设计了适用水下数据采集的电极架,并采集了井地电磁响应的物理模拟空间分布信号,对每种模型,均采集了 285个测点的响应数据。4 )获得了 4个不同模型的物理模拟空间响应结果,对采集数据进行了处理,结果表明:不同模型空间数据的总场和背景场在y=0的平面两侧都出现高峰值,异常场一次谐波曲线均在异常体y=0平面两侧也出现高峰值,空间数据的异常场都表明了异常体的存在;由相同x坐标的测线总场Ey分量对比分析得,远离源的测线,随着采集的深度增大,其总场Ey分量的数值在减小,靠近源的测线,随着采集的深度增大,在靠近源的测点处其总场Ey分量的数值在增大,在远离源的测点处其总场Ey分量的数值在减小,该空间分布特征为验证数值模拟的近似程度提供了实验支撑。