随钻测量的核心需求是 “在钻井过程中实时获取井眼参数（方位、井斜角、工具面等），替代传统‘起钻后测量’的低效模式”，随钻测量的核心是数据获取方式，仪器实现了从 “静态、延迟” 到 “动态、实时” 的演进。
第一阶段：酸瓶法/物理撞针法
需要停钻，将内部有刻度的玻璃酸瓶或带有撞针的机械装置用钢丝绳投入钻杆内，酸瓶中的酸液会根据井斜角度腐蚀出液面痕迹；撞针则会在重力作用下在刻度盘上撞击出凹痕。
效率极低、数据严重滞后，只能知道某个点的井斜，无法知道方位。
第二阶段：照相式测量仪器（单点）
同样需要停钻，仪器核心是将磁罗盘和重锤和定时照相机相连。用钢丝绳将仪器下入井底，仪器会按时间进行拍照。起钻后，取出胶片在暗室中冲洗，才能读取数据。
第三阶段：电子技术的引入
电子多点测斜仪
陀螺仪的应用是随着钻井难度的提升而逐步引入和发展的，此时陀螺仪就已经被用于测量井眼轨迹了。
多点测斜仪可以在停止钻进进行测量作业的时候，一次施工中测多个点。用电子传感器（陀螺仪、加速度计、磁力计） 取代了机械罗盘和照相系统，用内存芯片取代了胶片，数据被直接记录在井下仪器的存储器中。但需要投捞，数据在起钻后从存储器中回放，无法实施传输。
投入式MWD
这是实现实时传输的第一次成功尝试。在下钻前把一节投入式MWD仪器投入到钻铤内的阀座上，由于没有电缆传输数据，要加上调制发射器，在钻井过程中，能实时传输测量数据。
第四阶段：集成式MWD
这标志着真正意义上的“随钻测量”诞生了。将投入式MWD直接集成在钻铤内部，成为钻柱不可分割的一部分。它通常包含动力、测量、控制、传输等多个系统，MWD模块分别以不同的形状固定在特制的钻铤里，以节省空间，成为集成式MWD。
为了解决受套管、邻井的钻柱等钢质材料干扰的特殊工况的实时导向问题，随钻陀螺技术（Gyro-MWD）被开发出来。它将陀螺系统、传感器和泥浆脉冲传输系统集成在一个专用的钻铤中。
机械陀螺Gyro-MWD，虽然解决了磁干扰问题，但在充满剧烈振动、冲击和高温的钻铤中，无法保证其长时间工作的可靠性。
ER-Gyro-15MEMS陀螺定向短节现已实现方位角（0.5°）、井斜角（0.1°）、陀螺工具面角（1°/secL），抵抗冲击振动的同时耐高温，提供制造更可靠、更经济随钻陀螺系统的解决方案。
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