由于我国核电事业对铀资源需求的大幅增加,使得热液型铀矿再次成为重点勘查类型。为准确测量热液型铀矿床钻孔地层中的铀、钍含量,亟需开展铀矿伽玛能谱测井工作。在国内外没有适用于小口径铀矿勘查的宽量程、高精度伽玛能谱测井仪的情况下,本文开展了对高精度小口径铀矿伽玛能谱测井中关键技术的研究工作。基于本文构建的铀矿伽玛能谱测井系统,在铀、钍含量测量相对误差绝对值均小于5%的情况下,铀、钍含量测量的范围分别为(1.0×10^-6,1.0×10^-2)和(1.0×10^-6,1.5×10^-2),具备了宽量程、高精度测量的特点。基于模型井及MCNP模拟数据,获取了井孔中心处BGO晶体内的伽玛能量沉积谱,为伽玛能谱数据采集和处理提供了基础数据;基于数字化核脉冲信号处理技术,采用“ADC+FPGA”构架,研制了铀矿伽玛能谱测井数据采集系统;基于快慢双通道脉冲处理技术,有效解决了死时间、脉冲堆积等计数率修正问题。创新性地提出了采用“长+短”双BGO晶体构建铀矿伽玛能谱测井系统探测器的方案,通过模型井上实测验证了双晶体方案的合理性和可行性,解决了铀矿伽玛能谱测井中高、低含量测量不能兼顾的问题;通过建立光电倍增管的高压与天然源特征峰峰位相对漂移量之间的函数关系,创新性地提出了一种实时无源自动稳谱方法,解决了因采用稳谱源而引入的有效计数降低和辐射安全隐患等问题;通过对模型井实测伽玛能谱数据的分析,创新性地提出了一种基于最小二乘法的多刻度模型井灵敏度系数的计算方法,获取了灵敏度系数最佳值,有效提高了钻孔地层中铀、钍含量的计算精度。通过对模型井上的实测数据解谱结果的对比,优选了基于标准三窗的逆矩阵解谱法;分析了铀矿伽玛能谱测井的误差来源,基于误差合成计算结果,确定了野外测井中铀异常段(U含量≥100×10^-6)及以上铀含量矿段的最佳测井速度。综上,本文通过突破铀矿伽玛能谱测井中能谱数据的高效采集、计数率修正、实时无源自动稳谱和伽玛能谱解析等关键技术,实现了小口径条件下的宽量程、高精度测量,为在铀矿勘查领域开展伽玛能谱测井工作提供了有力的技术支撑。