【正文】 大 ， 替速就難以 達到紊流 ， 井徑擴大率越小 ， 環(huán)空間隙就越 小 ， 水泥環(huán) 越薄 ， 強度就越差 。 頂替鉆井液流態(tài)要求 塞流要求： V≤Vcpg (平均流速小于等于塞流臨界流速） 紊流要求： V≥Vc (平均流速大于臨界流速） 或 NRe ≥NRec (雷諾數大于臨界雷諾數） 一、影響頂替效率主要因素 （一）返速（流態(tài)） 對固井質量影響 頂替水泥漿流態(tài)要求 水泥漿也和鉆井液一樣是非牛頓流體（ 流變性復雜、含有固體顆粒 ），適用賓漢和冪律模式。 ： 目 錄 二 、 影響水泥漿頂替效率主要因素 返速 （ 流態(tài) ） 井身質量 套管偏心 鉆井液性能 前置液設計 水泥漿性能 封固段長度 固井施工 一、影響頂替效率主要因素 （一）返速（流態(tài)） 對固井質量影響 頂替的最佳流態(tài)是紊流，其次是塞流。 ： 一 、 頂替效率 基本知識 （三）雷諾數： 雷諾數小，意味著流體流動時各質點間的粘性力占主要地位，流體各質點平行于管路內壁有規(guī)則地流動，呈層流狀態(tài)。記作 Re。2022~4000過渡流 。 （ 當流速增加到很大時，流線不再清楚可辨，流場中有許多小漩渦，稱為紊流 ）。 一 、 頂替效率 基本知識 （ 二 ） 流態(tài)： 流體在管內流動的形態(tài) 層流 ： 層流是流體的一種流動狀態(tài)。 （ 體積頂替效率不能反映截面竄槽情況 ） 一 、 頂替效率 基本知識 （ 二 ） 流態(tài)： 流體在管內流動的形態(tài) 。 其提高頂替效率的措施除了加入扶正器 、 活動套管 、 使用泥餅刷等實用技術外 ， 還進行了利用壁面剪應力提高水泥漿頂替效率方面的理論研究 。 頂替效率是固井施工過程中最難控制的因素 ， 受到井眼條件 、 套管居中度 、 水泥漿性能 、 鉆井液性能 、 漿體結構設計 、 施工參數 、 接觸時間等多方面因素的影響 。 截面 頂替效率：環(huán)空截面水泥漿面積與環(huán)空截面面積之比 。在塞流中，流體的速度在與管道軸線垂直的任何截面上被假定為一常數，在管道內壁附近處沒有邊界層。 塞流 過渡 層流 過渡 紊流 一 、 頂替效率 基本知識 （ 二 ） 流態(tài)： 流體在管內流動的形態(tài) 紊流 ： 液體質點作不規(guī)則運動、互相混摻、軌跡曲折混亂的形態(tài)叫做紊流。小于 2022為層流 。 過渡流 ： 增加流速 ， 流體的流線開始出現波浪狀的擺動 ， 擺動的頻率及振幅隨流速的增加而增加 ， 此種流況稱為過渡流； 一 、 頂替效率 基本知識 （三）雷諾數： 雷諾數是流體慣性力與黏性力比值的量度，它是一個無量綱量。雷諾數大時，紊動混摻起決定作用，流動為紊流。因此雷諾數的大小決定了粘性流體的流動特性。 根據流變模式確定臨界流速，常用賓漢模式和冪律模式。 一、影響頂替效率主要因素 （二） 井身 質量 對 頂替效率 的影響主要 ： 井徑擴大率 ； 井徑變化率 ； 井眼軌跡。 井眼對頂替效率的影響 二、影響頂替效率主要因素 井徑變化率 ： 指相鄰井段內井徑變化程度大小的物理量 井徑變化率越大，井壁 存有 大肚子井眼（或糖葫蘆井眼） ， 頂替過程中 大井眼滯留的鉆井液或泥餅很難替凈， 水泥漿與地層無法膠結， 固井質量就很難保證 ； 在頂替過程中，排量的非均勻性，即使這此滯留死泥漿被驅替出去，也容易造成混漿現象。 狗腿角越大 ， 井眼方向變化越快 ， 井眼彎曲越厲害 ， 套管難以居中 ， 固井質量就難以保證 。 鉆井液稠度系數增加 ，雷諾數減小 ， 粘滯應力增加 ， 流速剖面變得尖銳 ，頂替效率降低 。 在 ~ ， 頂替效率隨著流性指數的增大而增大；而流性指數在 ~時 ， 頂替效率隨著流性指數的增加而基本保持不變 。s )頂替效率(%)二、影響頂替效率主要因素 （ 四 ） 鉆井液性能 動切力對頂替效率的影響 動切力是指流體在流動時 ， 需要克服的動態(tài)結構力 。 作用： 隔開鉆井液和水泥漿，防止污染；相容性好，稀釋鉆井液，降低鉆井液粘度和切力，提高頂替效率；沖洗井壁和套管壁，提高界面膠結強度；不使水泥漿變稠、絮凝、閃凝；具有一定懸浮力，防止沖蝕物堆積發(fā)生憋泵事故。 有紊流和塞流型。 sn)頂替效率(%)水泥漿的稠度系數對頂替效率影響的關系曲線 二、影響頂替效率主要因素 （ 六 ） 水泥漿性能 流性指數對頂替效率的影響： 在 ~ ，頂替效率隨著流性指數的增大而減??；在 ~時 ， 頂替效率隨著流性指數的增加而基本保持不變 。 總的來說 ， 水泥漿的動切力對頂替效率影響不大 。 二、影響頂替效率主要因素 （ 七 ） 封固段長度 水泥封固段長度對環(huán)空頂替效率影響較大 ， 封固段越長 ， 水泥漿流經的井段越長 ， 受到井眼擴大率和大肚子井眼 、 糖葫蘆井眼 、 頂替排量 （ 返速 ） 等因素影響 ，水泥漿與鉆井液摻混的長度越長 。 二、影響頂替效率主要因素 （ 八 ） 固井施工： 固井施工是落實固井設計 ， 提高頂替效率 、 保證固井質量的關鍵環(huán)節(jié) 。 二、影響頂替效率主要因素 （ 八 ） 固井施工 在一定條件下 ， 不可能讓每個因素都能達到最佳 。 下套管前通井時，要合理配置鉆具結構，調整好鉆井液性能，徹底清除井內巖屑和井壁虛泥餅，對縮徑井段應劃眼處理，確保 下套管順暢和 施工排量滿足頂替效率 要求。即使 是直 井，不 加 扶正器套管 在井內也不會居中。根據大量實驗證明