气体钻井作为欠平衡钻井方式的一种,由于其在提高钻速、减少井漏、降低钻井成本、提高单井产量以及采收率方面都有很好的效果,受到了国内外的普遍重视,但是目前国内外针对气体钻井携水规律的研究还比较少,研究的主要方向集中在气体携岩方面,对气体钻井携水规律的研究普遍采用的方法是将液相折算为当量机械钻速来计算,并没有考虑液相的物理性质以及井筒环空中液膜和液滴的影响。本文基于气体钻井井筒流动模型和气体环空携水模型,结合气体动力学、气液两相流理论以及液滴分散理论,对气体钻井携水规律进行深入的研究。本文分析了地层出水给气体钻井带来的影响,并对目前普遍使用的气基钻井技术(空气钻井、雾化钻井以及泡沫钻井)进行了携水机理分析。针对气体钻井携水问题,本文基于气体动力学以及计算流体力学理论,结合现场实际钻井工况,建立了气体钻井井筒内的气体流动数学模型,该气体循环模型考虑了气体物性参数的变化规律以及钻头压降损耗。随后本文研究了垂直环空气液两相流,指出气体钻井环空内的有效携水流型为环状流,结合气液两相流理论与环空结构特征并综合考虑了环空内外管壁的液膜厚度和气芯中的液滴含量,建立了环空环状流数学模型并通过可视化模拟实验进行验证。同时本文还对环空中液滴的动态规律进行了研究,分析了气芯中液滴直径的计算模型、液滴尺寸的影响因素、液滴尺寸的分布规律以及形态特征。结合气体钻井井筒流动模型和气体环空携水模型,建立气体钻井携水模型并利用Mathcad编制计算程序。通过实例计算,分析了气体钻井在地层出水后,井筒环空中压力、液膜液滴以及流体参数的分布规律。同时也研究了影响气体钻井携水的几个因素,包括环空尺寸与流体物性。研究指出环空面积越大越不利于气体携水,液体表面张力越小越利于气体携水。最后通过气体钻井携水模型计算了加入雾化液后的携水规律变化,计算结果表明雾化液有利于气体钻井携水。