气体钻井以气体作为钻井循环介质,能大幅提高机械钻速,加快钻井工程作业进度,但当前气体钻井钻前风险预测主要依靠邻井地层资料、实钻资料,开展井壁稳定性评价为主,手段较为单一,尽管国内外针对气体钻井井下风险做了大量研究,但研究主要集中于地层出水、地层产气及其井壁失稳问题,缺乏对钻井区域的综合信息(大量的历史数据)进行有效整合;实钻过程中的井下复杂工况判断主要依靠作业人员的看、听为主,以及返出流体监测情况,具有较强的主观性和滞后性,缺乏对事发前显示征兆的量化判断、客观分析,没有预警功能。随着气体钻井技术的应用不断扩展需要建立一套集钻前风险预测、随钻复杂工况预警识别为一体的气体钻井随钻安全监测技术,对井下复杂工况进行实时监控、预警。为此,本文主要开展了以下研究:(1)气体钻井井下风险研究。对气体钻井井下风险产生的机理进行深入分析,重点揭示气体钻井井下风险发生的原因、表征参数及其之间的内在联系。(2)气体钻井井下风险预警模型的建立。包括对样本参数预测计算模型的建立以及复杂工况预警模型的建立。(3)气体钻井随钻安全监测软件研制。结合气体钻井井下风险表征参数响应特征研制一套适用于气体钻井随钻监测软件,该软件集气体钻井井下风险数据采集、安全预警于一体,能最大限度的预防、监测气体钻井井下风险。最终通过建立的气体钻井井下安全随钻监测预警模型,研制成功了气体钻井专家分析系统及基于人工神经网络的异常情况随钻监测软件并在现场多口井成功应用。气体钻井随钻安全监测技术研究对提高气体钻井作业安全系数具有重要意义,有效丰富了气体钻井安全预警监测手段,值得进一步推广应用。