近年来,由于油气勘探开发的深入,水平井勘探开发需求日益升级,迫切需要提高随钻方位电磁波电阻率测井技术以满足生产需求。然而,目前国内外的随钻方位电磁波电阻率测井方法远探测及前视能力不足,无法达到石油工业实际工程的要求。因此,需要进行随钻远探测及前视电磁波测井方法研究,以解决生产中遇到的难题。本文首先基于随钻远探测及前视电磁波测井理论,提出了快速汉克尔变换及有限元素法两种数值模拟方法进行正演模拟研究,并参考商业仪器验证了正演方法的正确性。其次,基于不同仪器参数、环境因素、仪器结构等条件,分析了不同仪器的方位信号强度、电压幅值、探测特性等变化规律,并完成了仪器的初步设计。随后,本文基于灰色关联法,量化了主要仪器参数对电压幅值及方位探测深度的影响,并完成了优先级排序分析。通过在不同地层条件下对常用随钻方位电磁波测井仪器的响应模拟,发现其前视及远探测能力不足,因此提出近钻头及钻头后方两种位置放置的线圈组合设计。在合理选取相关性较小的参数后,研究主要相关参数变化的响应规律。通过与随机森林算法对比,选取了Delaunay三角网/线性插值法,结合大量数值模拟结果,进行了多组仪器参数组合的方位环视、前视探测特性、电压幅值的分析。最终,提出了可实现远探测及前视探测的仪器设计和信号组合方案。根据五种线圈系在不同地层条件下的方位探测特性及常规探测特性,提出了仪器的适用条件。由于环境因素如围岩-层厚、目的层各向异性等对方位响应影响复杂,直接通过随钻方位电磁波信号进行地层界面判断较为困难,因此,采用小波变换法,并对比分析不同地层、井斜条件下小波基的选取结果,得到了一套高效合理的自动划分地层方法,为后续地层参数的精确提取奠定了基础。同时,将导眼井及邻井资料等作为参考依据,提出交会图版法和神经网络法两种方法对各向异性系数、地层水平电阻率及仪器距离地层界面信息进行提取。通过直井及水平井条件下的七层地层模型的验证发现交会图版法的精度不高,而神经网络法可以进行更有效的地层参数提取,甚至在复杂的地层条件下仍能有理想的反演效果。