近年来,空气钻井在国内发展迅速,空气钻井有着传统钻井无法比拟的优势,但同时也存在着一些安全问题。其中井下燃爆问题是当前最大的安全问题之一,在空气钻井中钻遇到任何油气层,均有发生井下燃烧爆炸的可能性,针对这一问题,基于胜利油田博士后项目“空气钻井井下燃爆分析及预测技术研究”(编号:GKB0703),本文对气体钻井实时监测及安全分析进行了研究。本文的主要贡献如下:1.针对空气钻井中存在的井下燃爆问题,设计了一套空气钻井井下燃爆监测系统。该系统主要原理是通过对返出气体中氧气、一氧化碳和二氧化碳体积分数变化的监测来判断井下是否发生燃爆。它具有仪器安装方便,井场布线简单,微型数据采集系统占用井场面积小,全数字信号传输,系统测量参数多,响应快,稳定性好,精度高,维护方便等特点,并已在川东北地区成功完成井下燃爆监测任务,捕捉井下燃爆现象的灵敏性和准确性高,为空气钻井的快速钻进提供了安全保障。2.目前检测井下燃爆的方法一般是阈值法,通过指定氧气或者二氧化碳的浓度阈值进行判断。本文基于模糊系统理论,提出了一种新的应用多传感器数据融合的井下燃爆分析方法,该方法首先利用多传感器对空气钻井井下的氧气、一氧化碳、二氧化碳浓度及排沙管线处压力进行检测,然后将多个传感器所获取的信息进行融合判别。实验结果表明,在硬件和其他条件不变的情况下,提高了井下燃爆分析的准确性和可靠性。