近年来,空气钻井技术在国内外得到了广泛应用,特别是对干燥、坚硬的岩层进行钻进时效果更为出色。与常规钻井方法相比,空气钻井的循环介质直接取自空气,气源不受限制而且成本低,还能达到较高的钻进速度,不过空气钻井的应用推广也存在一个障碍:空气钻井过程中,井下和地面工艺管线中有大量可燃介质存在,所以空气钻井作业燃爆危险性比较高。鉴于此,本文针对空气钻井工艺可燃介质的燃爆危险性做了深入研究。空气钻井作业复杂,钻井设备和工人所处的作业环境中都存在较大的燃爆风险。为了明确空气钻井过程中的风险因素,本文通过总结空气钻井在国内外的实践应用情况对空气钻井过程中存在的燃爆风险因素进行了系统的分析和分类,并对空气钻井作业进行了预先危险性分析;采用模糊综合评价方法,在风险识别的基础上建立了多级模糊综合评价模型,客观地对空气钻井作业的危险性进行了综合评价。之后,利用自行设计的实验装置,重点对空气钻井过程中可燃介质的燃爆特性进行实验研究,得出相关的燃爆参数,并进一步对氮气在可燃介质中的防爆和抑爆性能进行了实验研究,确定了不同状态下可燃介质的燃爆特性,并对防燃爆最小气体流量的确定、可燃介质监测标准以及安全临界氧含量的设定进行了分析和探讨,这些结论可以用作空气钻井安全标准制定及装置设计时的参考。在文末提出了一些切实可行的安全保障措施和作业指导方针,以降低空气钻井过程中井下和地面的燃爆危险性、减少经济损失和人员伤亡。