基于中国核工业地质局项目“铀矿勘查新方法技术研究与应用”之子课题—“核模型井的设计与建造”,经过充分的调研和可行性论证,本文设计了一口集四种测井(伽玛测井、伽玛能谱测井、密度测井、X荧光测井)方法于一体的核模型井。该井能够完成对自然伽玛(能谱)测井、密度测井两种测井仪器的刻度,并能够承担自然伽玛测井、自然伽玛能谱测井、密度测井和X荧光测井四种测井方法的实践教学,这种集多种方法于一体的模型井在国内外尚属首创。该刻度井的设计内容包含了对井体的总体布置,井筒的材料和尺寸,各刻度层的放射性物质含量、密度和尺寸,屏蔽防护层的材料和厚度,并给出了放射性层氡气溢出问题的解决方案。在设计伽玛能谱测井刻度层的放射性物质含量时,本文提供了两种设计方案:“低含量”设计方案和“偏高含量”设计方案。在设计伽玛能谱测井刻度层的屏蔽防护层时,提供了两种材料选择方案:重混凝土和普通混凝土。针对每种设计方案,采用“数值方法”计算了达到国家辐射防护标准要求的屏蔽层厚度,并结合建井实际情况,从井体稳固性和安全性等角度提出了屏蔽层材料和厚度设计方案。采用蒙特卡罗程序MCNP5对伽玛能谱测井刻度层的屏蔽防护层建模,运行程序并对输出结果进行分析,证明了采用“数值方法”给出的屏蔽层材料和厚度设计方案是合理和可行的。运用蒙特卡罗程序MCNP5对伽玛能谱测井刻度层建模,建模采用两种方案:“干孔”建模和“湿孔”建模。运行蒙特卡罗程序,并对运行结果进行分析和处理,得到了两种建模方案的自然伽玛总量测井模拟曲线和伽玛能谱测井模拟曲线。在此基础之上,根据程序输出结果,得出井眼中各探测点的伽玛能谱,据此计算出各个探测点的伽玛照射量率,分别绘制出“干孔”和“湿孔”的伽玛总量(照射量率)测井模拟曲线,并对这些模拟曲线进行了分析。