气体钻井技术在提高机械钻速、防漏治漏、解决井下复杂事故、有效发现和保护油气储层等方面具有独特的优势,已成为油气资源勘探开发的重要技术手段。然而,当气体钻井遇地层出水以后,由于泥页岩地层中黏土水化膨胀,易导致井下环空堵塞、钻头泥包卡钻、井壁失稳等井下复杂事故,不得不提前终止气体钻井。为此,本文开展了气体钻井地层出水及仿生处理技术研究,具体研究内容和取得的成果如下：(1)分析不同条件下泥页岩岩屑颗粒的塑限、液限、塑性指数和液性指数,以及在塑性状态和流动状态下的黏附特性。泥页岩中黏土矿物类型、含量以及与其相混合的水溶液特点决定着泥页岩岩屑颗粒的塑限和液限,进而影响其塑限指数和液性指数分布以及不同液固比条件下的黏附特性；开展气体钻井地层出水液相侵入研究,分析泥页岩地层液相侵入特点以及毛细管力对泥页岩地层液相侵入的重要作用。。研究黏土水化膨胀对泥页岩力学参数的影响,并结合现场实际,对比分析了相同泥页岩地层气体钻井出水与未出水时对井壁稳定的影响。(2)根据仿生学相关原理,开展了泥页岩地层仿生处理技术研究,提出了对泥页岩表面进行疏水处理的仿生处理技术工艺流程。通过对不同处理剂的优选及其性能评价,形成了仿生处理液配方4%SMS+0.4%KH550+1%JHCY。相关性能评价表明：利用有机硅表面处理剂的低表面能特性和分子间自聚作用,可形成具有“荷叶效应”的纳米粗糙结构,并实现泥页岩表面由亲水性向疏水性的转变,从而达到阻碍液相水侵入泥页岩地层内部的目的；其形成的仿生疏水表面具有一定的耐磨性和稳定性；在泥页岩地层未形成仿生疏水表面以前该仿生处理液不利于泥页岩地层的稳定。(3)通过对泡沫流体特点进行分析,泡沫流体密度低、能均匀吸附于泥页岩表面、通过基液黏度调节可实现泡沫排液速度控制,因此可采用泡沫流体形式实现仿生处理液与泥页岩地层的有效接触。开展发泡剂、稳泡剂以及泥页岩抑制剂的优选与性能评价,筛选出合适的强抑制稳定泡沫处理液配方0.8%FPH+0.1%XC+0.5%PVA+3%DA-1。相关性能评价表明：该泡沫处理液发泡性能受pH值影响,在碱性条件具有优良的发泡性能,同时具有持久强效的泥页岩抑制能力,有利于维持泡沫流体处理过程中的井壁稳定。(4)将室内研制的仿生处理液与强抑制稳定泡沫处理液相结合,形成了最终的仿生泡沫处理液配方0.8%FPH+0.1%XC+0.5%PVA+3%DA-1+4%SMS+0.4%KH550+1%JHCY。综合性能评价表明：该仿生泡沫处理液具有优良的泡沫性能,可实现酸碱泡沫循环利用,具有较好的抗温、抗污染能力,强效持久的泥页岩抑制性能。待其在泥页岩表面形成有效的疏水保护层以后,能起到阻碍液相侵入地层的作用,从而防止泥页岩中黏土矿物水化,维持泥页岩地层的稳定,可用于井下温度低于80℃的气体钻井地层出水处理。