随钻方位电磁波电阻率测井仪在保证径向深度电阻率检测的同时,可以精确地判断仪器所在的地层方位并预测地层界面的位置,使导向钻井的井眼轨迹始终保持在储油层,降低了油田的探勘和开发成本。本文深入研究了随钻方位电磁波电阻率测井仪的工作原理,研制了随钻方位电阻率测井仪原理样机。根据电磁波的传播特性,分析了测井仪的线圈系结构参数对仪器测井响应的影响,并针对方位电阻率测井仪的检测功能需求,在考虑测量精度、界面敏感性等限制条件后,确定了线圈系关键结构参数——线圈源距、间距、工作频率和线圈倾斜角度。针对测井仪在钻进过程中面临着井下围岩和地层界面的影响,论文基于时域有限差分法作为方位仪器的正演数值模拟算法。首先深入研究了井下围岩的影响因素,采用控制变量法对不同井下地层正演建模,详细分析了金属钻铤、井眼、泥浆侵入带以及井斜角对测井响应的影响。其次,在常规响应信号的基础上,提出了新的定向响应信号,使得新定义的响应信号同时具备地层评价和地质方位导向能力,通过针对性的地层界面正演模拟表明,具备倾斜线圈的方位电阻率仪器能够很好地判断仪器相对地层界面方位以及预测地层界面的位置。依据测井仪线圈系结构参数设计原则,完成随钻方位电磁波电阻率测井仪原理样机的设计,硬件部分主要有信号发射模块、信号接收模块和控制模块,完成了发射信号的功率放大、接收信号的电压放大、滤波及谐振网络、信号采集和处理。软件部分主要有幅值比/相位差检测方法、DSP和FPGA协同工作原理,基于正交采样算法提取接收信号的幅值比和相位差,通过对比仿真结果验证仪器的检测功能。针对原理样机进行测试实验,采用金属电阻环响应实验验证仪器的检测功能,对比实验和正演模拟数据,完成测井仪的室内响应检验。通过盐水实验,搭建对比地层模型,检验原理样机对界面的探测能力,为后续产品研发工作奠定了良好的基础。