固井施工的质量直接影响着油气井的寿命以及油气产量。提高固井顶替效率一直以来是固井施工的首要目标。由于地层因素、井眼状况、技术条件等原因造成了顶替过后环空中仍有钻井液滞留,严重影响着固井质量。为了更加客观准确地分析固井注水泥顶替流动规律,分析出现钻井液环空滞留的因素,建立钻井液环空滞留模型,探索液体流动与滞留两相界面变化特点,本文以柱坐标下流体运动微分方程为基础,建立了赫切尔-巴尔克莱流体偏心环空轴向流运动方程,建立了流场速度函数、视粘度函数及流量、压力降流动参数半解析数值解,建立了偏心环空中钻井液整体滞留、局部滞留流体力学分析条件与计算模型,通过模型模拟对偏心环空中钻井液的整体滞留计算相滞留边界,流核宽度,及整体滞留区域进行计算分析并分析了相关因素对钻井液滞留的影响,将力学理论模型与流体间的混掺扩散作用结合起来,自主设计建立了两相液体界面变化模拟实验装置,对钻井液与驱替液两相液体界面变化进行了实验测试与分析,建立了界面界面层厚度、密度等相关参数分析计算的经验模型,为准确把握固井顶替流动中滞留钻井液的驱替机理,探索提高固井顶替效技术途径与措施提供了基础。通过模型模拟得出,偏心度较低时环空内不易出现整体滞留区域,随着偏心度的不断增加,整体滞留区域也随之增加。当偏心度达到一定数值时,环空区域内全部滞留。随着套管偏心度的增加,钻井液的滞留现象愈发严重。套管偏心度较低时,钻井液滞留主要集中在了窄间隙,滞留层最大值位于井壁上,随着套管偏心度的增加,钻井液的滞留区域逐渐的扩散,滞留面积增大,随着井斜角度的增大,套管处的滞留层厚度逐渐增大且较明显,井壁处略有变化,变化不明显。不同的压力梯度下滞留层厚度也不同,压力梯度越高,计算的滞留层厚度越小,当压力梯度接近1500Pa/m时滞留层厚度近似为0。通过两相液体界面变化试验得出上部驱替液流速及两相液体接触时间的变化均对于界面层内流体的流变性能有着较为明显的影响,上部驱替液流速及两相液体接触时间增加,流性指数、屈服应力会增加,而密度、稠度系数会随转速及时间的增长而降低。将多种变量拟合得出一种评价钻井液滞留的理论依据。