气体钻井是以纯粹气体作为循环介质完成岩屑携带和钻头冷却,所用气体有空气、氮气、天然气、燃烧尾气等。气体钻井作为欠平衡钻井的一种特殊形式,具有自己显著的特点,应用范围也有一定的限制。气体钻井技术1953年起源于美国,是以气体、气液混合流体作为循环介质代替钻井液的钻井技术。气体钻井技术在国内起步晚,四川在上世纪50～70年代开始尝试,2005年以后四川盆地气体钻井技术迅速发展。目前国内总体上处于试验推广阶段,研制了旋转防喷器、不压井装置等装备,试验了空气锤、空气螺杆等井下工具,开展了空气钻井的理论体系和工艺技术研究。气体钻井技术能极大降低对产层的损害,提高勘探开发效益；消除井漏对钻井作业的影响；可优快钻井速度,降低钻井作业的总成本；可提高钻头使用寿命；工作条件和环境变得更为清洁。但气体钻井对对井壁的稳定性要求较高,不稳定地层易造成卡钻、井塌、井漏；当地层大量出水、出油时,需转换钻井方式；井控的风险比常规钻井大。受美国页岩气发展的启发,页岩气开发逐渐成为中国非常规天然气勘探开发的热点。近年来,中国南方广大地区海相地层中发育的优质烃源岩是国内页岩气勘探的重要目标,现中国石化已启动了“涪陵大安寨页岩(油)气产能示范区”项目建设。本论文在调研大量国内外气体钻井研究成果的基础上,简要概述了气体钻井的优缺点,介绍了国内外气体钻井技术发展现状,细致调研分析了气体钻井装备及工具,提出了选择空压机的主要依据以及相关计算模型,比较分析了气体钻井注气量计算理论依据,提出了标准状态下气体体积流量计算的相关计算模型,为气体钻井提供了一套理论参考依据。针对涪陵地区的地层情况和实钻资料,深入分析了涪陵地区上部井段气体钻井实际施工周期滞后的原因,从而提出了气体钻井提速优化方案,一开井段建议使用清水+PDC钻头复合钻,尽量钻穿飞仙关组。长兴组钻遇裂缝气层,空气钻进尺少,应采用泡沫钻；二开推广使用泡沫钻+PDC提高钻井速度。同时也应加强防漏堵漏、井控管理,从搬家安装起一直紧抓时效,生产组织到位,人员齐整,避免因设备、人员、材料等任何问题造成停钻,从而节约生产施工周期。通过本论文的研究,为现场施工提供参考,为涪陵地区上部地层的高效开发探索出一条切实可行的途径,对实现油田可持续发展具有十分重要的意义。