随着世界经济、工业的发展，各国对油气资源的需求也越来越大，但由于油气资源的不可再生性，提高油气的采收率就成为人们追求的目标，面对国外公司技术的封锁和国内应用市场的巨大需求，随钻自然伽马测井仪器的研发对提升我国的石油测井仪器研发水平，打破国外对该行业高端设备的技术垄断，降低钻井成本，提高油井产量具有重要的意义。本文首先系统的介绍了石油测井的基本概念、理论基础、最新进展等。对于随钻自然伽马测井仪器的研制意义、放射性测井的原理和刻度方法等进行了深入的分析。在此基础上对随钻自然伽马测量仪器研究的内容进行了详细的介绍，并着重分析了系统硬件和软件的设计方法，包括总体分析与设计、电源电路设计、脉冲整形电路设计、伽马数据采集与存储电路设计等。针对随钻仪器需要长时间工作在高温、高压、强振动环境中，对随钻自然伽马短节的可靠性设计，采取了必要的措施，使其达到现场应用的要求。最后通过对仪器的部分试验和现场应用验证了该仪器的特性和指标。