据估计,世界上约30%的油气资源储存于砂-泥岩薄交互层中,这种薄交互储层可等效为宏观的单轴各向异性地层(或称横向均匀各项异性地层,简记为TI地层),探测和识别这类地层对于油气资源的开发具有重要意义和现实需要。传统的感应测井仪器纵向分辨率不够高,往往将这种薄交互油储层误认为是高含水饱和层而漏掉。与传统感应测井仪器不同,三分量感应测井工具可以同时测量出完整的磁场强度张量,由此可以提取出横纵向地层的详细信息。近年来,三分量感应测井方法成为非常规储层测井技术发展的一个重要方向。在三分量感应测井中,正演模拟是研究测井响应特征和资料处理的必要基础,其能够为快速有效分析地层物理特性提供依据,从而帮助找到最佳钻井区域。为系统考察多种复杂地层模型下的三分量感应测井的响应特征,研究不同参数变化对三分量感应测井响应的影响,本文从Maxwell电磁方程组出发,利用交错网格有限差分法推导三维频域电磁响应的差分计算格式。而后对方程组系数所形成的大型稀疏矩阵展开系统深入地研究,利用行格式压缩方法(CSR)对离散方程系数矩阵进行压缩存储,节省计算机的存储空间、减少无用的计算量,并设计开发出相应的计算程序,从而得到地层模型下的线圈测量响应。最后,针对水平地层和倾斜地层等复杂模型中的三分量感应测井响应进行大量数值计算,分析地层层厚、仪器工作频率、电导率、泥浆侵入、地层断裂位移、十字型裂缝、以及地层倾角等因素对三分量感应测井响应的影响。本文总结发现三维感应测井工具对复杂地层具有很强的探测能力,且纵向磁场分量比水平磁场分量具有更高的纵向分辨率,对于地层变化更加敏感。这些正演模拟及分析结果可为三分量感应测井仪器参数的优化设计、资料处理等工作提供重要的理论基础及参考依据。