气井生产会伴随着积液的产生，严重时会影响气井正常的生产。现场会采取多种排水采气的方法进行排液，柱塞气举作为排水采气的一种，因其设备简单、投入少而被广泛使用。但柱塞工具由于自身结构的影响，在举升过程中漏失量较大，使得其举升效率较低。本文从柱塞漏失严重的角度出发，设计了可变径自力式排水采气柱塞。　　本文主要研究内容如下:　　(1)调研了大量柱塞文献和专利，总结现有柱塞的优缺点，并针对现有柱塞漏失量大的问题，设计了可变径自力式排水采气柱塞工具，工具长460mm，最大直径56mm;　　(2)研究了柱塞在井筒的运动规律，运用数学方法建立了柱塞在井筒中的动力学模型，并给出了动力学模型的数值求解方法;　　(3)运用ANSYS WORKBENCH软件对柱塞密封胶筒进行了有限元分析，并对胶筒的材料、尺寸、厚度以及硬度进行了优化设计，优化之后的密封胶筒参数为:材料氟橡胶、长度60mm、厚度8mm、硬度75;　　(4)研究了间隙流动规律，推出了间隙流动的速度分布和流量计算公式;运用FLUENT软件对柱塞间隙流流动特性进行了数值模拟分析，得出了柱塞间隙流流动规律及柱塞漏失的影响因素，以及柱塞与油管间隙宽度为0.3mm、柱塞上下压差为1.5MPa时柱塞具有更小的漏失量。