自然伽马测井的基本原理是利用不同岩性中天然放射性元素含量上的差异,通过放射性探测器(NaI晶体)直接测量井眼中的自然伽马射线强度在井轴上的变化,用于地质剖面划分、泥质含量计算、地层对比,以及跟踪射孔和寻找放射性矿物等。由于天然放射性的强度往往较弱,为克服随机涨落效应等对测量精度的影响,保证足够测量精度,目前国内外自然伽马测井仪器中往往采用较大NaI晶体作为探测器,其测井曲线的纵向分辨率最高仅能得到0.6m,已无法满足油田勘探开发薄差储层的需要。因此,研制开发高分辨率的自然伽马测井仪器,使其纵向分辨率达到0.2m,是大庆油田油气勘探和开发中面临的一项非常紧迫的任务,因为大庆油田的薄差层与表外储层厚度往往都非常小。本文以自然伽马测井理论研究为基础,通过开展自然伽马测井响应的数据模拟研究,结合试验数据分析结果,确定适合高分辨率自然伽马测井仪器的Nal(TL)晶体尺寸。通过开展高分辨率的自然伽马探测器及其响应特征研究,对高分辨率自然伽马测井仪器探测器结构进行优化设计,提高了自然伽马探测器对薄层的响应；通过开展自然伽马测井曲线高分辨率处理技术研究,引入了小波分析方法,相比于传统的最小二乘滑动平均法,在薄差储层及表外储层,小波分析方法更适用于自然伽马测井曲线的高分辨率处理；结合现代电子技术,采用模块化、集成化电路,成功研制出了高分辨率自然伽马测井仪器。该仪器属于国内首次研制成功,综合技术指标达到了国际先进、国内领先程度。仪器工作性能稳定可靠,成功的完成了8口井现场试验和资料评价。根据测井资料进行曲线重复性评价,重复曲线与主测曲线形态一致,幅度值相等,重复误差较低。测井曲线所反映地层的岩性和物性与岩芯分析资料相吻合,对0.2m的储层能够准确分辨出来,对0.1m的储层有所显示,说明仪器的分辨率达到了0.2m。