气体钻井在国内外应用十分广泛,具有大幅度提高机械钻速和单井产量、有效防止恶性井漏等技术优势。气体钻井采用气体代替钻井液作循环介质,井底处于极限负压状态,故会因不能平衡地层流体压力而出现地层出水问题。大量气体钻井实践表明,地层出水是影响其施工安全的重大隐患,一旦地层出水,极易导致卡钻、井壁垮塌等复杂情况发生,给钻井施工带来极大困难。因此,准确预测与随钻识别究竟哪些地层出水、出水量多大,是实施气体钻井亟待解决的问题。本文基于综合地质学、渗流力学、岩石力学及测井解释方法、随钻监测方法、井筒多相流理论等,通过理论分析建模和可视化实验模拟等手段,结合实钻井资料,建立了一套气体钻井地层出水预测与随钻识别方法流程。取得的主要成果如下：(1)在对地层水深入认识的基础上,全面总结并剖析了影响气体钻井地层出水的因素。结果表明：影响气体钻井地层出水的因素包括水文地质、气候、构造、岩性组合、储渗空间、地层流体参数及地层温压特性。(2)分别针对浅表层及中深层出水,提出了影响出水的因素及前期所应收集的资料,并逐一阐述了钻前如何结合各因素对出水层位进行预测。在全方位结合工程及地质资料对出水情况进行综合分析的基础上,使出水层位预测方法系统化,建立了气体钻井出水层位预测流程。(3)考虑地层应力敏感性,耦合了地层孔隙流体瞬态流动和井周应力变化,建立了基质地层及裂缝-基质地层考虑地层应力敏感性的耦合流动出水量预测模型。运用MathCAD软件编程,数值模拟了考虑地层应力敏感性的耦合流动出水量、不考虑地层应力敏感性的不稳定渗流出水量及稳定渗流出水量,并与地层实际出水量对比分析。结果表明：考虑地层应力敏感性的耦合流动模型算得的出水量更加符合实际。(4)引入目前UBD气体监测系统中现场随钻识别出水层位使用的电容式温湿度传感器,并在判断气体钻井地层出水后井筒气液两相流流型的基础上,提出基于井口立管压力参数变化的随钻出水量计算方法。结果表明：使用电容式温湿度传感器随钻识别出水层位更为提前和准确；可考虑基于井口立管压力参数变化粗略计算地层出水量。本研究可为气体钻井井位、层位优选及介质转换提供相应理论依据,对气体钻井设计方案优化及施工安全具有重要指导意义。