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煤层的机械强度很低，力学稳定性差，在钻井过程中煤层段极易坍塌，形成不规则的井眼；水泥浆配方设计困难；在固井的过程中复杂情况较多，水泥浆容易漏失；煤层很容易遭到伤害，增加了保护煤层的难度。固井顶替效率的高低直接影响了固井质量的好坏，进而影响到煤层气井的寿命和开采效果。因此研究不同井况条件，不同流态顶替效率至关重要。对鹤煤1井的测井数据分析可知，整口井的扩径非常严重，个别井段扩径率达到了60%。利用Fluent软件模拟在不同扩径率下，不同流态(塞流、层流和紊流)对顶替效率的影响，(扩径率为40%时，塞流、层流和紊流的顶替效率分别为98%、92%和99%），得到塞流和紊流的顶替比层流顶替效率好，塞流的顶替效率比紊流顶替效率略低。由于煤层段井径扩大的影响，为了保证该井全井紊流顶替，临界排量达到8.145m3/min，施工过程很难实现，并且环空压耗很大，容易造成井底压力过高，使煤层段产生损害和漏失。而塞流顶替临界排量仅为0.756m3/min，施工过程容易实现，保证了水泥浆与地层的接触时间和较小的井底压力，适合煤层气固井。然后，利用fluent模拟分析塞流顶替情况下，煤层气井易出现的扩径，套管偏心，井斜等工况对顶替效率的影响规律，研究表明:塞流情况下顶替效率随着扩径的增大而降低；随着偏心度的增大而减小；随着井斜角的增大而降低；密度差越大，全井的顶替效率越好。