常规自然伽马随钻测量系统由于缺少方向性,不能准确判断当前井眼轨迹由储层的底部还是顶部入层/出层,不能为下一步轨迹的调整提供准确的依据。方位伽马随钻测量系统能够根据方位测量曲线形态分辨出井眼处于储层的顶部还是底部,并且可以利用方位伽马曲线形态和井眼轨迹几何参数计算出储层的倾角大小和储层厚度,从而为井眼轨迹的调整提供更为准确的依据,提高储层钻遇率。因此研制和应用方位伽马随着测量系统具有重要的意义。论文通过对地层伽马射线特性和方向测量技术的研究,建立了随钻方位伽马测量方法的理论基础,依据专用传感器电子测量技术和相关井下信息、信号处理以及信号传输技术,提出了方位伽马随钻测量系统的总体设计方案;分析了干扰方位伽马测量数据准确性的相关因素,利用FFT(快速傅里叶变换)技术将检测信号由时域转换到频域,在频域中对检测信号中干扰信号进行识别,确定干扰信号的频段,得到了利用数字滤波技术对干扰信号进行滤除的方法。建立了井眼轨迹处于不同岩性地层以及处于不同岩性地层交界面时的地层结构模型,模拟了相应情况下的方位伽马测量曲线响应特征,得到了方位伽马测量曲线呈现不同形态时所对应的钻遇地层岩性分布和特征。根据方位伽马曲线的形态特征结合井眼轨迹几何参数,推导出了储层倾角、储层厚度等储层几何参数的计算方法。针对方位伽马随钻地质导向过程中可能钻遇多种复杂地层情况,模拟了井眼轨迹处于砂岩薄层、倾角发生变化的砂岩储层、具有多层泥岩薄层的砂岩储层以及断层等情况下方位伽马二维成像图的响应,分析得到了方位伽马二维成像图对不同类型复杂地层环境的响应特征。方位伽马随钻测量系统在英平18-4H井和红台23-P5-3井的成功应用表明,该系统的研制是成功的,能够满足地质导向过程中提高储层钻遇率的要求。