张伟，刘洋，鲜明

（中国石油集团川庆钻探工程有限公司井下作业公司，四川 成都 610052）

固井顶替效率是影响固井质量的重要因素，其研究始于1940年，JONES等首次通过实验开展了注水泥顶替机理研究，提出了套管居中度是影响顶替效率的重要因素[1]。1967年HOWARD提出了“临界动切力”概念[1]，系统研究了水泥浆与钻井液流变性级配对顶替效率的影响。1979年HAUT提出了紊流顶替理论，系统研究了环空流态、紊流接触时间对顶替效率的影响[2]。2014年冯福平[3]建立了固井顶替解析模型，并提出了偏心环空顶替理论。2019年孙劲飞[4]建立了大型顶替效率有限元模型，进一步系统分析了套管偏心、液体流变性、密度差、紊流等对顶替效率的影响，基于以上研究提出了影响固井顶替效率的六大因素：套管居中度、流体流动状态、紊流接触时间、钻井液流变性、触变性、水泥浆与钻井液密度差。

已有的研究成果主要基于两相流，即隔离液顶替钻井液、水泥浆顶替隔离液，其对川渝地区高压气井的适应性需要进一步验证[5-6]。因此，选取四川盆地磨溪-高石梯地区Φ177.8 mm尾管固井作为顶替效率计算对象，采用固井顶替模拟软件，分析套管居中度、环空返速、钻井液动切力、前置液浆柱结构4种主要因素对顶替效率的影响。

1 套管居中度对顶替效率影响分析

由于井斜及井径不规则，在套管自重及弯曲应力作用下，套管发生微小弯曲，偏离井眼轴线，无法实现100%居中度。在偏心环形空间内，不同间隙处的阻力并不相等，间隙小，阻力大，液体流动困难。……