由于气体钻井在提高机械钻速、解决恶性井漏、保护油气层、降低钻井成本等方面具有显著的优势,因此被国内外各油田广泛使用。但气体钻井存在的一些安全风险因素也成为制约气体钻井发展的瓶颈,例如地层产气、地层出水、井下燃爆、钻柱失效等,因此有必要对气体钻井安全风险进行分析研究。本文在大量文献调研并与现场实际相结合的基础上,取得主要研究成果如下:(1)总结归纳了气体钻井安全风险类型并分析了其产生的后果,本文着重分析研究了井下燃爆与钻柱失效。研究得出在运用空气作为循环介质进行钻井作业时,当钻遇含油气层、浅气层时都有可能发生井下燃爆与钻柱失效事故。(2)经过调研分析、理论建模与实际应用相结合的方法,将模糊数学和事故树结合形成模糊事故树,辨识了井下燃爆与钻柱失效的风险因素,构建了井下燃爆与钻柱失效模糊事故树模型,为了综合全面研究这两种事故同时构建了对应的井下燃爆成功树与钻柱失效成功树模型。(3)对气体钻井中井下燃爆事故树与钻柱失效事故树进行定性分析,计算了井下燃爆事故树与钻柱失效事故树的最小割集、最小径集及结构重要度系数,分析了预防井下燃爆、钻柱失效事故发生的有效途径。(4)将气体钻井中井下燃爆事故树与钻柱失效事故树应用于现场实际并进行定量分析,利用三角模糊数计算了井下燃爆、钻柱失效事故发生的模糊概率,得出了事故树中各基本事件的模糊重要度。(5)通过分析研究,得到井下燃爆事故树的最小割集有48组,最小径集有7组,井下燃爆发生的概率范围在0～2.407%内,最可能发生的概率为0.168%;钻柱失效事故树的最小割集有65组,最小径集有7组,钻柱失效发生的概率范围在0～44.694%内,最可能发生的概率为3.513%。根据评价结果,提出了气体钻井中井下燃爆与钻柱失效的预防措施。模糊事故树评价模型在气体钻井中的应用,可为井下燃爆、钻柱失效危险性的综合评价提供指导。