空气钻井或空气雾化钻井中最大的问题之一就是井下失火的问题。在空气钻井中钻遇的任何油气层，均有发生井下燃烧、爆炸的可能性。而井下一旦失火爆炸，造成的损失相当严重。井下失火问题将空气钻井技术局限在很小的应用范围，使这种低成本，高钻井速度的钻井方法不能得到广泛地、大量地应用，间接损失难以估计。由于井下条件的复杂性，对油气产层位置、产量、油气成分、井下循环系统压力分布、温度分布；井下异常高温源的温度、位置；井下钻具与岩屑碰撞产生火花，岩屑与岩屑互相碰撞产生火花等等因素的难以确定性，使井下失火爆炸问题的理论分析成为一个十分复杂的燃烧问题。目前在国内外对井下失火的机理研究还很粗糙，克服井下失火的方法也不多，也不彻底。目前实用的方法仍是避免在油气层位采用空气钻井。 根据对国内外资料的检索调研，综合可得目前国内外对空气钻井井下燃爆问题的主要方法与现状如下： 井内出现可燃气，最重要的是要及时发现。一旦发现天然气进入，将空气换为含水雾化气也是有一定作用的，最好是用天然气或氮气钻穿油气层。采用井下断气接头（fire stop）短节或人工方法切断空气源，可将火迅速熄灭或防止起火。以往空气钻井中钻遇油气层，多建议转换为天然气钻井，但这种方法多因无临近气源可用和高成本而不能实际采用。井下断气接头不能解决防止井下燃爆问题，而只能在井下发生连续燃烧时使火灭掉。为了实现使用气基流体低伤害地钻穿产层，美国、加拿大开始使用惰性气体钻穿产层。最初使用过液氮；后来实现了混合气体（N₂／Air）钻井。于93年底，空心炭纡维膜分离制氮系统开始应用于石油钻井。现场制氮系统的问题是价格昂贵、体积庞大，使用寿命受限。因此，原则上讲可以利用现场制氮系统进行惰性气体钻井，但实际上很少有人采用，现场制氮系统更多还是用于充气液钻井、泡沫钻井等耗气量不大的场合。 论文对空气雾化钻井技术中的井下燃爆问题进行了进一步的理论分析，并配合实验研究，为惰性气体钻井技术的发展找出理论依据，为惰性气体钻井技术的应用提供可靠的理论保证。论文在井下高温、高压条件下，对空气与可燃气体混合物在热自燃、热源点火、火花点火等着火方式下的可燃界限进行了分析计算，建立了数学模型并分析求解，得到相应的可燃界限；结合空气钻井的工程实际，分析了目前工程上流行的防火观点中存在的问题，提出了相应的防火观点，从实验结果及软件计算结果可见：实验系统计量、测试准确可靠，能正确进行实验。在高压高温时，实验结果与理论分析软件计算相吻合，满足工程计算要求。防火、灭火计算与实验结重庆大学硕士学位论文 中文摘要果相吻合，说明燃烧软件在防火、灭火计算方面设计正确，在生产实践中有一定的使用价值。