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石油和天然气钻井通常通过循环泥浆和旋转钻头来进行，以空气作为循环介质的空气欠平衡钻井技术是针对一些特殊地层的一种新的钻井技术。空气欠平衡钻井允许地层流体流入井筒并消除钻井液对地层结构的损害，与常规泥浆钻井相比，具有钻速高，钻井总成本低，能在严重漏失的地层钻进，适用于严重缺水地区，如沙漠、高原地区等优点。
本论文就对空气钻井技术进行了研究，主要有空气钻井技术的理论研究、空气钻井水力参数分析、空气钻井计算方法及软件应用、空气钻井常见问题及解决方法等内容。空气钻井技术理论研究中通过分析建立空气钻井水力参数的计算模型，对空气钻井的辅助参数如钻头喷嘴的压力降、立管注入压力、压风机的参数进行计算。空气钻井水力参数分析中分析国内外常用空气钻井水力参数的计算方法，并比较各自的适用条件，从而确定适合胜利油田的空气钻井水力参数的计算模型。空气钻井的计算方法和软件应用中确定合理的空气钻井施工参数和对空气钻井井下状态提供预测。借助于空气钻井计算软件，进行实例的计算分析。在空气钻井出现的问题与对策研究中，分析了空气钻井中出现的如地层出水、井壁失稳井内起火、钻机安全、岩屑排除等问题进而提出合理有效的预防措施。