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,通过放射性探头——NaI晶体直接测量井轴上的自然伽马射线强度在井眼周围的变化,借此进行泥质含量计算、地层对比、地层剖面划分,以及追踪射孔和探寻放射性矿物等。自然伽马测井曲线作为常规解释中最常用的岩性曲线,而薄互层中自然伽马测井曲线受到上下围岩的影响不能准确反映地层的真实情况,所以准确识别这样的储层,提高储层参数的计算精度,尽量使自然伽马曲线的测值接近于真值是十分必要的。由于自然放射性强度受地层条件影响,通常不能满足自然伽马探测器的计数率要求,为了克服放射性统计涨落效应等影响曲线精度的因素,保证足够的探测精度,当前国内外自然伽马探测器常选用较大的单一NaI晶体作为探头,其自然伽马测井曲线的纵向分辨率最高仅达到0.6m左右,而今大部分油田已到勘探开发后期,已无法满足对薄差储层勘探开发的需要。找到一种即能克服自然伽马曲线放射性统计涨落误差,同时可以提高自然伽马曲线纵向分辨率的数据处理方法,为油田挖掘薄层开采潜力,有着重要的实际意义。本文结合自然伽马核物理理论基础,以及多探头自然伽马测井仪器设计原理,建立自然伽马探测器体积模型,验证多探头自然伽马仪器相较于传统单一探头自然伽马仪器的优点。利用高分辨率处理方法对测井资料进行预处理,同时对多探头自然伽马测井数据进行深度校正,进一步提高本文章的研究在实际应用上的效果。以自适应滤波理论为基础,确立多变量非线性自适应滤波方法,求取增益调整权系数,合成多条自然伽马曲线。通过处理测井资料,与微梯度、微电极等测井资料以及常规单探头自然伽马测井曲线进行对比,分辨率明显提高,对薄层的响应明显,通过岩心分析泥质含量对比进行应用效果验证,平均误差小于4%,应用效果良好。