元素测井不仅可以用来确定地层元素含量还可以用来识别地层岩性,这对非常规复杂岩性储层评价来说具有重要的研究意义;随着大斜度井和水平井活动的进行,随钻元素测井的研究也迫在眉睫,随钻技术不仅可以更客观、真实地反映地层实际的地质特征,而且还可以降低成本、提高测量资料的质量。目前,国内还没开展对随钻元素测井的研究,本文提出了基于镅铍中子源的由一个He-3热中子探测器和一个LaBr₃晶体伽马探测器组成的随钻元素测井仪器模型,利用数值模拟的手段进行了随钻元素测井方法基础研究。首先,通过对比利用随钻仪器和电缆仪器测量时对应的中子伽马场分布以及元素能谱测量结果,研究钻铤的影响;为了提高利用随钻仪器确定元素含量的测量精度,进行了仪器优化设计,包括中子探测器源距、伽马探测器源距、屏蔽体位置及厚度、硼套位置等结构及参数;并研究了已进行优化设计的随钻元素测井仪器的探测特性,包括探测深度、纵向分辨率和元素产额不确定度;最后,对双探测器随钻元素测井响应进行了数值模拟研究,验证利用伽马探测器能谱响应可以准确地确定地层元素含量,并研究利用中子探测器和伽马探测器获取的信息组合来确定地层孔隙度和地层水矿化度。本文设计研究的随钻元素测井仪器不仅可以用于元素含量的准确确定,还可以用来测量计算地层孔隙度和地层水矿化度,打破了传统的电缆元素测井方法,促进了随钻测井技术的发展。