本文以气体钻井条件下的钻柱动力学特性及防斜技术研究为目标，开展了气体钻井井底应力场、气体钻井底部钻具组合运动规律、气体钻井钻柱力学等研究，并根据研究成果提出防斜打直技术方案。 论文通过建立气体钻井状态下的井底岩体力学模型，采用有限元法进行数值计算，分析了气体钻井与常规钻井液钻井井底应力场的分布差异，探讨了井底压力、节理面倾角、岩石各向异性、井眼深度、井眼直径、地应力大小等参数对井底应力场及井眼轨迹的影响规律。研究表明，气体钻井时井眼内压力小于井眼周围的围压，井底会出现较大的拉应力，在井眼与节理面交接处会产生应力集中，应力集中处岩石更容易破坏，破岩过程中更容易产生井斜。垂直和平行于地层节理面内的岩石的弹性模量差值越大，发生井眼偏斜可能性越大。随着井眼深度增加，井底应力随之增大，井眼更容易向应力集中的方向偏斜。数值模拟分析表明，与常规钻井液钻井相比，气体钻井时井底的应力状态较钻井液钻井时受地层倾角、岩石特性、井眼直径、井眼深度及初始地应力变化影响的敏感性更强，因而更容易产生井斜。 论文分别利用室内模拟实验和数值模拟方法，研究了底部钻柱的运动状态及防斜打直效果，对比分析了气体钻井与常规钻井液钻井条件下钻进参数（钻压、转速）、井壁摩擦系数等对底部钻柱运动状态及防斜打直效果的影响规律。研究表明，钻进参数对底部钻柱运动状态影响显著。在同一种钻压水平下，随转速不同，底部钻柱的运动状态不同。当转速低于临界转速时底部钻柱无规则摆动或顺初始扰动方向运动；转速与临界转速接近时底部钻柱发生共振，表现为无规则运动或反向涡动；转速高于临界转速时底部钻柱反向涡动。在钻柱上滑套式稳定器，钻柱能更好地居于井筒中心，且保持较稳定的运动状态。对于钟摆钻具，在气体钻井条件下，钻柱与井壁之间摩擦系数较大，使得底部钻柱沿井壁的反向涡动状态趋向不稳定，底部钻柱与井壁之间间歇接触作用明显，由此造成气体钻井时钻具组合的防斜打直效果明显降低。因此，气体钻井时可考虑采用必要的技术措施减小摩擦系数，减轻钻柱振动。 论文通过建立井筒的钻柱力学模型，并考虑到气体钻井条件下的井壁边界和钻柱上下端边界等条件，建立了钻柱动力学有限元分析方法。对不同钻具组合在气体钻井条件下的动力学模拟仿真表明，刚性满眼钻具具有较好的稳定性，即使在大钻压高钻速的情况下也不会发生屈曲失稳，因而具有较好的防斜性能。钟摆钻具的稳定器起到了很好的稳定作用，保证了钻铤的刚性，钻头横向受力也较平稳。尤其是大钟摆的稳定器位置安放更符合气体钻井防斜打快要求。塔式钻具采用了较大尺寸的钻铤，刚性较强，钻头横向受力稳定，具有更好的防斜性能。对比同一钻具组合在钻井液和气体环境下的仿真结果得知，在钻井液钻井中，由于有钻井液的粘滞作用，整个钻具受力状况都优于气体钻井环境下的钻具。 依据气体钻井条件下的钻柱动力学研究成果，并考虑其它引起气体钻井井斜因素，结合川东北气体钻井现场实践，进行了钻具组合和钻井参数优化，制定了气体钻井防斜打直方案。理论研究及现场实践表明，塔式钻具在气体钻井过程中能有效地防斜纠斜。