塔里木库车山前虽通过低返速防漏固井技术实现了其超高压气井四、五开窄安全压力窗口尾管固井超高密度水泥浆一次上返全封,避免了固井漏失、低返漏封、尾管穿鞋戴帽及其中段容易留空套管而造成严重安全隐患的固井技术难题,但低返速固井时顶替流体对被顶替流体的壁面剪切应力低,必然会影响冲洗液/隔离液对井壁附近钻井液和井壁上钻井液滤饼的有效清洗,那么此时井下到底是什么顶替流态、有哪些主控因素、此时的顶替效率是否还能满足二界面良好胶结的需要、该如何提高此时的顶替效率,就成为库车山前深部地层固井急待解决的技术难题。为此,本文针对该技术难题:1)研究了低返速固井时钻井液、隔离液和水泥浆在环空中的实际剪切速率范围,并据此提出了应根据低返速固井的低剪切速率实际,用低剪切速率范围内的流变测量数据拟合回归对应流变模式、计算对应流变参数的新认识,并通过对比全剪切速率范围和低剪切速率范围所得的流变模式、流变参数及其对剪切速率、壁面剪切应力、顶替效率等的影响,证实了该新认识的必要性和合理性;2)基于塔里木库车山前超高压气井四五开的井筒数据和低剪切速率下的钻井液、隔离液和水泥浆流变参数,建立了低返速固井顶替数值模拟模型,研究并得到了钻井液、隔离液、水泥浆的流变性能、密度差以及固井排量、井眼扩大率等对低返速固井顶替效率的影响规律;3)基于低返速固井下各因素对顶替效率的影响规律,提出了提高塔里木库车山前超高压气井四五开低返速固井顶替效率的针对性技术措施,并在现场获得了良好的应用效果。论文研究成果,进一步丰富了低返速固井的相关顶替理论及应用技术,可为国内外深井超深井深部窄安全压力窗口井在避免固井漏失的同时提高顶替效率、改善固井质量提供了新的理论依据和技术参考。