井中激发极化法(井中激电)是探测固体矿产、尤其是寻找深部盲矿资源最普遍和有效的井中物探方法之一,地井五方位和井地剖面测量法是最为常用的两种工作方式。然而在对这两个方面的研究成果较少,相关的正反演问题研究的不多,现场的解释水平也较为落后,难以满足实际的需要。本文针对这些问题对井中激电法开展了正反演研究,研究了相关技术方法,总结了相关成果。在正演研究中,本文从点源三维稳流场所满足的偏微分方程和边界条件出发,给出电场满足的三维边值问题和变分方程,通过有限元法实现了井中激电的正演计算。计算区域的离散利用非结构化四面体网格来减少网格的数量,节省了计算机的内存需求,非结构化网格采用数值模拟前后处理软件GID生成,大大提高了网格剖分的效率,本文详细的给出了GID进行网格剖分的详细步骤与实现原理；对有限元法最终形成的线性方程组的稀疏系数矩阵进行了压缩存储,在存储刚度矩阵时,由于CSR格式需要事先知道存储元素的位置信息,在三维反演过程中形成的刚度矩阵没有足够的内存显式开出二维数组来存储刚度矩阵来转化成CSR的存储格式,本文引入三元组(COO)这样一种存储格式来进行过渡,简化了压缩存储的过程；采用Krylov子空间法与预处理技术来求解最后线性方程组。在反演研究中,讨论了几种经典的梯度迭代类反演算法的原理和实现方法,针对各种反演算法的优势与不足,将目前的非线性共轭梯度(NLCG)反演所取得的研究成果应用到井中激发极化三维反演中。选择拟牛顿法中的BFGS校正公式产生预条件因子,只需要计算并存储Hessian矩阵的对角元素,其对角元素可以依靠目标函数的梯度和上一次迭代的结果给出,简化了预条件因子的计算与存储：对于不精确一维搜索步长的确定进行了详细的分析与讨论,使用强Wolfe-Powell准则,利用二次插值法计算新的步长因子,大大减少了搜索步长所需要的正演次数：利用共轭梯度法中只需要计算偏导数矩阵与向量的乘积的优势,不需要显式的计算与存储偏导数矩阵,大大的降低了计算机的内存需求,提高了反演的计算速度；探索性的将介质电阻率取值范围作为先验信息和约束条件,表征模型参数变化范围的不等式约束作为先验信息以惩罚函数法的方式引入到NLCG反演目标函数中,与常规三维电阻率反演目标函数相比,目标函数增加了不等式约束项,该表达式简单、容易理解、易于实现。对多个理论模型的反演试算表明,利用构造位置的先验信息作为局部约束加入到三维反演目标函数中得到的反演结果更为精确,反演的多解性显著降低。给出的不等式约束范围越准确,反演精度就越高。在地井五方位观测中,由于地井方式单次观测获取的观测数据量非常少,所以三维反演有很强的多解性,很难实现三维精确的成像反演,较常规的反演方法是通过正演拟合的方式针对某些特定的参数进行最优化反演,因此本文将地井五方位观测的数据进行同时反演,增加观测数据的个数,减少反演的多解性。经理论试验证明,同时反演能够有效的减少多余构造,提高反演的精度,但是最终反演得到的电阻率和极化率与真实值相差很大,异常体的范围精度不高,因此要进行地-井方式的三维精确成像反演需要更多的观测数据与先验信息。本文的创新点主要有以下3个方面：(1)在存储稀疏刚度矩阵时,引入三元组(COO)这样一种存储格式来进行过渡,并转化成CSR的存储格式,简化了压缩存储的过程,并采用Krylov子空间法与预处理技术来求解最后的线性方程组；(2)将目前的非线性共轭梯度反演所取得的研究成果应用到井中激发极化三维反演中,采用FORTRAN语言完成了三维井中激电的反演程序；将介质电阻率取值范围作为先验信息和约束条件,表征模型参数变化范围的不等式约束作为先验信息以惩罚函数法的方式引入到非线性共轭梯度反演目标函数中,有效的去除了反演成像中的多余构造,减小了反演的多解性；(3)使用地井五方位观测数据的同时反演成像,提高了地井观测方式下的三维反演成像精度。