用于多分量感应测井仪器测试的实验井

摘要

本发明提供了一种用于多分量感应测井仪器测试的实验井，该实验井包括宏观各向异性层，宏观各向异性层采用各向同性的含有孔隙的高电阻率材料与液体交替层叠的方法实现，所述固体材料和液体呈薄层结构。本发明可以通过改变所述溶液的电导率改变所述宏观各向异性层的水平、垂直电导率，通过改变所述板材的孔隙度改变所述宏观各向异性层的各向异性系数，从而为多分量感应测井仪器的测试提供了低成本且有效的实验模型。

说明书

技术领域

本发明属于感应测井技术领域，特别涉及的是多分量感应测井的实验井模型装置。

背景技术

在测井方面，随着更复杂、更隐蔽油气藏的开发，人们了解油气储层详细结构的需要也愈来愈迫切，因而对测井提出了更高的要求。感应测井作为测井中的一种重要方法，其测井仪器和地层模型也从简单走向复杂。仪器的频率域从单频到多频、空间域从单线圈感应到多线圈感应、极化域也从单个方向极化出现了三个正交方向的极化；地层模型出现了大斜度井和水平井，如我国大型的石油生产基地大庆油田和胜利油田已先后进入后期开发阶段，定向井、大斜度井和水平井的数量也与日俱增。另外，据估计，世界上大约30％的油气存在于砂泥岩薄互层。但在层积的沙泥岩薄交互储层中，通常宏观电阻率表现为单轴各向异性，传统的感应测井仪器得到的电阻率响应主要反映地层的水平电阻率，由此计算的含水饱和度偏高，从而可能出现对油气层的低估甚至漏估，如何正确评价这类储层促进了三分量感应测井仪器的研制，此种新型仪器的线圈系在常规的轴向线圈系(Z向磁偶极子)的基础上加上了横向线圈系(X和Y向磁偶极子)，所以多分量感应测井仪在理论上既能测得水平方向的电导率又能测出垂直方向的电导率，从而更精确地评价岩石物理性质，有助于最大限度地挖掘垂直井、斜井和水平井中的低电阻率、低反差、泥质砂岩产油气层的产能，为石油公司获得最大的经济效益，三分量感应测井仪器被视为当今石油测井的技术前沿，受到极大的重视。

我们知道感应测井仪器性能的评价及新型仪器的设计都离不开实验，实验井平台是实验装置中不可缺少的部分，多分量感应测井仪器的最大技术优势在于可以探测各向异性地层的垂直电导率，各向异性层的探测效果成为衡量仪器性能的重要指标，在仪器的试验中，要求实验井平台能够很好的模拟薄互层的宏观单轴各向异性。如图1所示，试验井的各向异性层直接用各向异性固体材料来实现，只需把整块材料放于井中相应位置，所以处理方便，缺点是不易获得合适的材料，且成本较高，不易改变各向异性层的电导率和各向异性系数特性，其次是采用不同电阻率薄层交互重叠来实现，也存在不易改变各向异性层的电导率和各向异性系数的局限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于多分量感应测井仪器测试的实验井，以为多分量感应测井仪器的测试提供低成本且有效的实验模型。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于多分量感应测井仪器测试的实验井，该实验井包括宏观各向异性层，宏观各向异性层采用各向同性的含有孔隙的高电阻率材料与液体交替层叠的方法实现，所述固体材料和液体呈薄层结构。

进一步地，所述液体为导电溶液，所述固体材料是板材，通过改变所述溶液的电导率改变所述宏观各向异性层的水平、垂直电导率，通过改变所述板材的孔隙度改变所述宏观各向异性层的各向异性系数。

进一步地，所述板材的孔隙是通过在板材上均匀打孔实现的，所述宏观各向异性层水平电阻率ρ_h满足下式：

${\rho }_h=\frac{{\rho }_1(l_1+l_2)}{l_1}$

所述宏观各向异性层垂直电阻率ρ_v满足下式：

${\rho }_v=\frac{{\rho }_1{l}_1+{\rho }_2{l}_2}{l_1+l_2}$

所述板材的垂直电阻率ρ₂满足下式：

${\rho }_2=\left(\frac{S_t}{S_h}\right){\rho }_1$

其中，l₁为每层液体的高度，l₂为每层板材的高度，其中S_h为每层板材打孔的总面积，S_t为每层板材的面积，ρ₁为液体的电阻率。

进一步地，所述板材为圆形板材，分内外两圈打孔，内圈打孔较小较密，外圈打孔较大较疏，内外圈打孔的总面积与各自区域面积的比值相同。

进一步地，所述板材为PVC板、橡胶板或木板，所述导电溶液采用食盐或KC1配置。

进一步地，所述固体材料和液体薄层厚度小于待测试多分量感应测井仪器的线圈距的1/8。

进一步地，所述实验井是垂直分层结构，自上往下依次是空气层、溶液层、所述宏观各向异性层和土壤层。

进一步地，所述板材间通过支柱间隔支撑。

进一步地，所述支柱连接板材底部，上下层板材支柱对正放置。

本发明用于多分量感应测井仪器测试的实验井的宏观各向异性层采用板材与液体交替层叠的方法实现，可以通过改变液体的电导率来改变宏观各向异性层的电导率，通过改变固体材料的孔隙度来改变宏观各向异性层的各向异性系数，大大降低了实验设计的难度；构成宏观各向异性层的各向同性材料在水平方向上分布较均匀，有利于模拟单轴各向异性材料层，本发明为多分量感应测井仪器的测试提供了有效的实验模型，简单易行，成本低廉。

附图说明

图1是现有技术宏观各向异性层的示意图

图2是本发明给出的宏观各向异性层第一种设计方案示意图

图3是本发明给出的宏观各向异性层第二种设计方案示意图。

图4是本发明给出的宏观各向异性层第三种设计方案示意图。

图5是本发明给出的宏观各向异性层第四种设计方案示意图

图6是本发明实验井模型整体结构示意图。

图7是含孔隙的固体材料层等效电路示意图。

图8是本发明宏观各向异性层垂直电阻率的等效电路示意图。

图9是本发明宏观各向异性层水平电阻率的等效电路示意图。

图10是本发明所采用的塑料板层打孔方案示意图。

图11是本发明塑料板层整体设计方案的示意图。

图12是本发明薄交互层仿真模型示意图。

图13是图12通过串并联等效电路原理得到的各向异性模型示意图。

图14是对图12和图13所示的两种模型进行仿真得到的两种模型的磁场响应曲线。

图15是对图12模型取不同薄层厚度时的垂直视电导率曲线图。

图16是对图12模型取不同薄层厚度时的水平视电导率曲线图。

图17是实验中线圈的缠绕方法示意图。

图18是在实验中采用的线圈系结构设计示意图。

图19是实施例1中发射线圈处于接收线圈下方，盐溶液层电导率为0.35s/m，各向异性层电导率为σ_v＝0.034s/m，σ_h＝0.33s/m，此时的实验测量响应曲线图

图20是实施例1中利用图19测量时所用模型参数经过FEM仿真得到的响应曲线图。

图21是将图19和图20中的x方向线圈响应曲线放在一起进行实测与仿真对比的曲线图。

图22是将图19和图20中的z方向线圈响应曲线放在一起进行实测与仿真对比的曲线图。

图23是实施例2中发射线圈处于接收线圈下方，盐溶液层电导率为0.21s/m，各向异性层电导率为σ_v＝0.197s/m，σ_h＝0.020s/m，此时的实验测量响应曲线图。

图24是实施例2中利用图23测量时所用模型参数经过FEM仿真得到的响应曲线图。

图25是将图23和图24中的x方向线圈响应曲线放在一起进行实测与仿真对比的曲线图。

图26是将图23和图24中的z方向线圈响应曲线放在一起进行实测与仿真对比的曲线图。

图27是把盐溶液电导率为0.35s/m和盐溶液电导率为0.21s/m的x方向线圈实验测量结果进行对比的曲线图。

图28是把盐溶液电导率为0.35s/m和盐溶液电导率为0.21s/m的x方向线圈仿真结果进行对比的曲线图。

图29是把盐溶液电导率为0.35s/m和盐溶液电导率为0.21s/m的z方向线圈实验测量结果进行对比的曲线图。

图30是把盐溶液电导率为0.35s/m和盐溶液电导率为0.21s/m的z方向线圈仿真结果进行对比的曲线图。

具体实施方式

为了描述方便，首先对所用术语作如下定义：

各向异性系数：反映各向异性层垂直电阻率与水平电阻率对比度的大小，各向异性系数＝垂直电阻率/水平电阻率。

单轴各向异性：在本文中是指各向异性材料层的电导率在垂直于材料层面和平行于材料层面两个方向上的分量不同，在与材料层面平行的方向上电导率是相同的。

线圈距：多分量感应测井仪器的发射线圈与接收线圈间的距离。

共轴线圈：多分量感应测井仪器的发射线圈与接收线圈是共轴缠绕的，也称为水平线圈或z向线圈。

共面线圈：多分量感应测井仪器的发射线圈与接收线圈是共面缠绕的，也称为垂直线圈或x(y)向线圈。

宏观各向异性层：所用材料本身并不具有各向异性，但整个材料层的叠加组合在宏观上可以等效为各向异性材料，可以以此来模拟各向异性材料的特性。

以下对采用各向同性材料实现宏观各向异性层的详细设计方案进行说明：

方案一：如图2所示，两种不同电导率的薄层固体材料交替放置，图中，整个层是由两种不同电导率的薄层固体材料交替放置构成。

优点：把薄层材料交替放于井中相应位置即可，所以处理方便。

缺点：较难找到符合电导率要求的材料，且不容易改变它的电导率值。

方案二：如图3所示，两种不同孔隙度的薄固体材料交替放置，然后往井桶里面加入液体，由于两种固体材料的孔隙度不一样，加入液体后造成这两种介质的电导率不一样，让它们交替放置，就会产生电导率各向异性。

优点：可以通过改变液体的电导率来改变整体的电导率。

缺点：需两种不同孔隙度的材料，很难改变水平与垂直电导率的对比度。

方案三：如图4所示，具有一定电导率的薄层固体与导电溶液交替放置。

优点：可以通过改变液体的电导率来改变整体的电导率，通过改变薄层固体材料的电导率来改变所述宏观各向异性层的各向异性系数。可供选择的薄固体层材料例如均匀掺杂膨胀石墨及碳纤维的丙烯腈一苯乙烯一丁二烯共聚物复合导电材料、导电功能木制复合板、聚合物/碳纳米管复合导电材料等，均是具有较好导电和力学性能的复合材料，且可通过控制掺杂多少来改变材料的电导率，是实现宏观各向异性层的一种有效的办法。

缺点：由于实验中对材料需求量较少，生产厂家很难按照我们的需求掺杂，所以材料的采购也存在一定的难度。

方案四：如图5所示，含有孔隙的薄层固体与液体交替放置。

优点：可以通过改变液体的电导率来改变整体的电导率，通过改变固体材料的孔隙度来改变各向异性系数，例如可以用薄层的塑料或橡胶材料，然后在轴向方向打孔，通过孔的大小和疏密来控制孔隙度，实现较为简单，而且成本较低。

虽然第三种方案，在材料的采购上存在一定的难度，但仍然是可实施的，以下以第四种方案为例，结合附图对本发明具体实施方式进行详细说明。

本发明提供的实验井模型，是具有多层的且含有宏观上单轴各向异性层的实验井平台装置。此实验井平台用于多分量感应测井仪器的实验，能为多分量感应测井仪器的响应特性分析以及性能评价提供一个很好的实验平台。该发明的四层模型的搭建方案，有效地模拟了上下围岩以及薄互层的宏观单轴各向异性，可以通过改变液体的电导率来改变各向异性层的电导率，通过改变固体材料的孔隙度来改变各向异性系数，具有简单易行成本较低的特点。

如图6所示，本发明构建的实验井具有四层结构，从上往下依次是空气层、溶液层、宏观各向异性层和土壤层。

具体构建的过程如下：

从地面向下挖深1米直径3.8米的圆坑，在坑的中央向下打一个深2米直径0.16米的洞。沿圆坑内壁砌厚0.37米高2.5米的围墙，围墙高出地面1.5米。选用一根外径0.16米长4.5米的PVC塑料管，将其一端密封处理，然后将密封端垂直插入并固定在坑中央的洞中，以此管来模拟井眼。池壁和池底均做严密的防水处理。

将12层直径3米均匀打孔的PVC板层叠放在池底，该等PVC板材中心处预设有直径至少为0.16米的中心孔，以容纳模拟井眼的PVC塑料管，每层间隔0.075米，材料层厚0.005米，然后在池中注满一定浓度的盐水，盐水通过PVC板上的孔渗透到板层间的空隙层中，形成厚度为0.96米(即(0.005+0.075)*12)的宏观各向异性层。宏观各向异性层的上方是1.54米的溶液层。溶液层的上方是空气层，池底往下的2米厚地层是模型的土壤层。

从地面向下挖1米砌水池可以降低实验平台的高度，便于实验人员上台操作，降低危险性。在地层中打深2米的洞，有效的利用地层作为模型的一层，节约了实验成本。

各向异性层的实现：

选用0.005米厚的PVC板作固体材料，切割成直径3米圆板，然后在板上均匀打孔；溶液层选用容易购买的食盐配制，盐水层厚度为0.075米；塑料板层和盐水层各12层，形成的宏观各向异性层总厚度为0.08*12＝0.96米。

宏观各向异性层电阻率的计算原理：

设液体的电阻率为ρ₁，固体材料为高电阻率(≥10⁶)的各向同性材料的，由于固体材料轴向打孔，孔中充满溶液，使得含孔隙的固体材料层的水平电阻率非常大，垂直电阻率用ρ₂表示。

含孔隙的固体材料层垂直电阻等效电路，如图7所示，相当于R₁～R_N个电阻并联在一起，其中，

若每个薄板有N个孔隙，每个充满液体的孔隙为一个电阻，R_i是每个电阻的阻值，R_t是R₁～R_N个电阻并联后的阻值，S_h为固体材料层每层打孔的总面积，S_t为固体材料层每层的面积，l是薄层固体的厚度。

$R_i=\frac{{\rho }_{1}l}{S_h}$  $R_t=\frac{R_i}{N}$  ${\rho }_2=\frac{R_t{S}_t}{l}=\left(\frac{S_t}{S_h}\right){\rho }_1$

宏观各向异性层垂直电阻率计算的等效电路，如图8所示，相当于R₁～R_N个电阻串联在一起，若宏观各向异性层垂直电阻率用ρ_v表示，则：

${\rho }_v=\frac{{\rho }_1{l}_1+{\rho }_2{l}_2}{l_1+l_2}$

其中，l₁为薄层液体的高度，l₂为薄层固体的高度。

宏观各向异性层水平电阻率计算的等效电路，如图9所示，相当于R₁～R_N个电阻并联在一起，若宏观各向异性层水平电阻率用ρ_h表示，则：

${\rho }_h=\frac{{\rho }_1(l_1+l_2)}{l_1}$

塑料板层打孔方法：

如图10所示，在塑料板上分内外两圈分别均匀轴向方向打孔，内圈直径1米，打孔直径4毫米，外环打孔直径10毫米。内外两圈打孔的面积分别占各自总面积的1/150，若溶液的电阻率为1.0，则打孔的塑料板层的垂直电阻率为150。得到宏观上的各向异性层的水平电阻率为1.067，垂直电阻率为10.313，各向异性系数＝垂直电阻率/水平电阻率＝9.67。

分内外圈打孔是由于内圈离井眼近对响应的贡献较大，外圈离井眼远对响应的贡献较小，所以内圈打孔较小较密，外圈打孔较大较疏，但内外圈打孔的总面积与各自区域面积的比值相同，这样既能适当减少打孔的工作量又能够保证很好的体现宏观各向异性。板材的孔隙度可以通过孔的大小和疏密来控制。

塑料板的固定方法：

如图11所示，在每层板底焊接14个塑料支柱(内圈4个外圈10个)作支撑，将塑料板一层一层的放入实验井底，放置的时候，要注意使塑料板各层的孔对起来，这样才能与宏观各向异性层的计算模型相吻合。由于塑料板层面积较大，厚度较薄，但每层的重量约有60千克，选用塑料支柱作支撑，不仅解决了塑料板层在实验井中的固定难题，使构成宏观各向异性层中的塑料板层和溶液层分离开，而且有效地避免了塑料板的断裂。一层一层的放置使各向异性层的安装与拆卸更加方便，便于更换不同孔隙度的塑料板层。

在本发明实验井模型的关键技术在于设计了一种制作简单且非常有效的宏观各向异性层。下面就宏观各向异性层的设计给出一些仿真结果，证明该方案可以有效模拟宏观各向异性层。

考察本发明宏观各向异性层模型与真实各向异性层模型响应是否一致及一致的条件：

为了考察薄交互层与各向异性层是否在计算上可以等效，计算了图12和图13两种模型，图12的宏观各向异性层为两种电导率分别为0.1S/m、1.0S/m薄层交叠层，固体层和液体层厚度均为0.02m，统称为薄层，构成的宏观各向异性层的总厚度为4m，两端层均为溶液层(宏观各向异性层的上下层为电各向同性层，可以由均匀液体或者空气实现，这里均采用溶液实现)，其电导率为1.0S/m，图13模型为图12通过串并联等效电路原理得到的各向异性模型，中间层的水平电导率为σ_h＝0.55，垂直电导率为σ_h＝1.0。通常我们认为图12所示的微观上的交互薄层与图13所示的宏观上的各向异性层的感应测井响应是相同的。为了用数值的方法来验证这一点，采用的线圈距为0.8m，发射频率为20k，对上述的两种模型进行了仿真，两种模型的磁场响应曲线如图14，从此图可以看出这两种模型的多分量测井响应是完全一致的，同时从另一个方面也说明了本文算法和程序的正确性。

接下来还考察不同的薄层厚度(h＝0.1m，0.2m，0.4m)与各向异性模型的等效情况，图15和图16分别为不同薄层厚度时的垂直视电导率和水平视电导率曲线。从图可以看出当薄层厚度小于0.1m(线圈距的1/8)时基本可以等效为各向异性模型。

结论：

通过此算例可以说明，对于薄层厚度小于待测试多分量感应测井仪器的线圈距的1/8的交互薄层完全可以等效为各向异性层来计算。

以下通过结合附图通过应用实例来验证本发明实验井模型的可行性。

由于实验井模型为完全的轴对称模型，x方向和y方向的共面线圈响应相等。所以实验的线圈系只设计了两个分量(x分量和z分量)，即横向的线圈(也称为共面线圈)和轴向的线圈(也称为共轴线圈)，见图17，采用这种线圈缠绕方式比较容易分离水平电导率和垂直电导率，因为Z向线圈只反应水平电导率，而X向线圈同时反应水平和垂直电导率。如图18所示，共面线圈对和共轴线圈对都包括发射线圈、主接收线圈和补偿接收线圈，从左往右依次是主接收线圈、补偿接收线圈和发射线圈，将共面线圈和共轴线圈缠绕在一起。另外，为了减小井桶外界对响应的影响，实验采用的线圈距相对较小，发射到主接收线圈的距离为0.6m，发射到补接收线圈之间的距离为0.4m。

应用实例1：

发射线圈处于接收线圈下方，盐溶液层电导率为0.35s/m，宏观各向异性层电导率为σ_v＝0.034s/m，σ_h＝0.33s/m，响应曲线如图19，图中，长点线是盐溶液电导率为0.35s/m时的z向线圈实验测量结果，实线是盐溶液电导率为0.35s/m时的x向线圈实验测量结果，长短点间隔线是四层实验模型各层的真实水平电导率曲线，短点线是四层实验模型各层的真实垂直电导率曲线。

仿真时地层电导率为0.075s/m，其它不变，利用图19测量时所用模型参数经过FEM(有限元分析法，Finite Element Method)仿真得到的响应曲线如图20。图中，长点线是盐溶液电导率为0.35s/m时的z向线圈仿真结果，实线是盐溶液电导率为0.35s/m时的x向线圈仿真结果，长短点间隔线是四层实验模型各层的真实水平电导率曲线，短点线是四层实验模型各层的真实垂直电导率曲线。

为了进一步与仿真结果对比，把仿真与测量结果放在同一张图里对比，如图21和图22所示。

图21是将图19和图20中的x方向线圈响应曲线放在一起进行实测与仿真对比的曲线图，图中，虚线是盐溶液电导率为0.35s/m时的x向线圈实验测量结果，实线是盐溶液电导率为0.35s/m时的x向线圈仿真结果。

图22是将图19和图20中的z方向线圈响应曲线放在一起进行实测与仿真对比的曲线图，图中，虚线是盐溶液电导率为0.35s/m时的z向线圈实验测量结果，实线是盐溶液电导率为0.35s/m时的z向线圈仿真结果。

应用实例2：

发射线圈处于接收线圈下方，盐溶液层电导率为0.21s/m，宏观各向异性层电导率为σ_v＝0.197s/m，σ_h＝0.020s/m，响应曲线如图23，图中，长点线是盐溶液电导率为0.21s/m时的z向线圈实验测量结果，实线是盐溶液电导率为0.21s/m时的x向线圈实验测量结果，长短点间隔线是四层实验模型各层的真实水平电导率曲线，短点线是四层实验模型各层的真实垂直电导率曲线。

仿真时地层电导率为0.075s/m，其它不变，利用图23测量时所用模型参数经过FEM仿真得到的响应曲线如图24。图中，长点线是盐溶液电导率为0.21s/m时的z向线圈仿真结果，实线是盐溶液电导率为0.21s/m时的x向线圈仿真结果，长短点间隔线是四层实验模型各层的真实水平电导率曲线，短点线是四层实验模型各层的真实垂直电导率曲线。

为了进一步与仿真结果对比，把仿真与测量结果放在同一张图里对比，如图25和图26所示。

图25是将图23和图24中的x方向线圈响应曲线放在一起进行实测与仿真对比的曲线图，图中，虚线是盐溶液电导率为0.21s/m时的x向线圈实验测量结果，实线是盐溶液电导率为0.21s/m时的x向线圈仿真结果。

图26是将图23和图24中的z方向线圈响应曲线放在一起进行实测与仿真对比的曲线图，图中，虚线是盐溶液电导率为0.21s/m时的z向线圈实验测量结果，实线是盐溶液电导率为0.21s/m时的z向线圈仿真结果。

把盐溶液电导率为0.35s/m和盐溶液电导率为0.21s/m的测量结果放在同一张图上与仿真结果对比分别如图27、图28、图29和图30所示：

图27是把盐溶液电导率为0.35s/m和盐溶液电导率为0.21s/m的x方向线圈实验测量结果进行对比的曲线图。图中，虚线是盐溶液电导率为0.35s/m时的x向线圈实验测量结果，实线是盐溶液电导率为0.21s/m时的x向线圈实验测量结果；

图28是把盐溶液电导率为0.35s/m和盐溶液电导率为0.21s/m的x方向线圈仿真结果进行对比的曲线图，图中，虚线是盐溶液电导率为0.35s/m时的x向线圈仿真结果，实线是盐溶液电导率为0.21s/m时的x向线圈仿真结果；

图29是把盐溶液电导率为0.35s/m和盐溶液电导率为0.21s/m的z方向线圈实验测量结果进行对比的曲线图，图中，虚线是盐溶液电导率为0.35s/m时的z向线圈实验测量结果，实线是盐溶液电导率为0.21s/m时的z向线圈实验测量结果；

图30是把盐溶液电导率为0.35s/m和盐溶液电导率为0.21s/m的z方向线圈仿真结果进行对比的曲线图，图中，虚线是盐溶液电导率为0.35s/m时的z向线圈仿真结果，实线是盐溶液电导率为0.21s/m时的z向线圈仿真结果。

从图中可以看出响应对电导率较为敏感，随电导率增大，响应的幅度也在增大。

小结：

1、仿真结果与实验结果吻合较好。由于模型最下层模型为实际地层，其电导率未知，且较为复杂(存在多层，有土层和防水层等)，所以仿真与实验结果存一定的出入。

2、宏观各向异性层的水平响应信号与垂直响应信号的分离要明显大于各向同性溶液层的水平响应信号与垂直响应信号的分离。

以上两点充分说明本发明宏观各向异性层的设计方案是可行的，整体的实验井模型的设计对多分量感应测井仪器性能的检测是有效的。

本发明用于多分量感应测井的实验井模型，采用具有不同电导率的材料模拟了测井中的目的层以及上下围岩的垂直分层结构，模型具有四层，地面垂直方向从上往下依次是空气层、溶液层、宏观各向异性层和土壤层，各向异性层采用均匀打孔固体材料与导电溶液交替放置的方法实现，通过改变溶液的电导率来改变宏观各向异性层的水平、垂直电导率，通过改变固体材料的孔隙度来改变宏观各向异性层的各向异性系数。

本发明的四层模型利用了空气与地面的自然分层作为实验井模型的两层，在地面下打一个井眼大小的洞作为井眼，从而地面下土壤层作为四层模型中的一层，采用了巧妙的各向异性层设计方案，为多分量感应测井仪器的试验提供了一个合理的实验平台。

四层模型中的宏观单轴各向异性层采用均匀打孔固体材料与导电溶液交替放置的方法来实现的，其中固体材料选择的范围较多，如PVC板、橡胶板、木板，导电溶液选择易溶于水的且溶于水后导电性能好的原料配置，如食盐、KCl。

固体材料板层的放置是在每层板底焊接一定数量的支柱作支撑，将固体材料板一层一层的放入实验井底，放置的时候，各层支柱上下对正。

本发明的实质是采用均匀打孔的PVC板与盐溶液交替放置的方法来实现各向异性层的模拟，与其他方案相比，本发明具有如下有益效果：

实验材料容易购买，价格便宜；

材料加工简单，安装方便；

可以通过改变液体的电导率来改变宏观各向异性层的电导率，通过改变固体材料的孔隙度来改变宏观各向异性层的各向异性系数，大大降低了实验设计的难度；

有效的利用空气与地面的自然分层作为实验井模型的两层，降低了工程的设计难度和成本；

构成宏观各向异性层的各向同性材料在水平方向上分布较均匀，有利于模拟单轴各向异性材料层。

综上所述，本发明所给出的整体模型的设计方案为多分量感应测井仪器的测试提供了有效的实验模型，简单易行，成本低廉。