抽油泵是有杆抽油系统的重要组成部分,有杆抽油系统效率低的主要原因即为抽油泵效率低。造成抽油泵效率较低的原因除了泵的冲程损失、气体、泵的充满程度影响之外,就是泵泄漏影响。抽油泵的泄漏主要分为两部分,一是其在工作过程中柱塞与泵筒间的移动副形成的环形间隙漏失;另一种是抽油泵阀球的滞后关闭带来的阀隙漏失。因此,本文主要针对抽油泵柱塞与泵筒间的间隙流、流体进泵过阀流动以及泵内流体流动规律进行研究,分析各关键因素对间隙泄漏率的影响规律,探究流体通过固定阀时阀隙流的流动特性。本文采用理论分析与数值模拟相结合的方法,基于计算流体动力学理论,对抽油泵间隙流与阀隙流流动特性进行仿真研究。从理论上分析了抽油泵柱塞与泵筒间的间隙流压差漏失与剪切漏失的规律,提出了一种带有矩形平衡槽的间隙密封结构形式,并从理论上分析了其减小泄漏的流阻机理,通过理论计算分析了同心、偏心平行板间隙、环形间隙的流量公式及间隙流场速度分布规律;对流体进泵过程进行了理论研究,建立了流体通过固定阀与阀座形成的空间体积表达式,引入了固定阀的开启程度对固定阀的阀隙过流面积及阀孔截面积进行关联。本文基于CFD技术,对抽油泵的间隙流与阀隙流模型进行了数值模拟计算,并对计算结果进行了可视化处理,分析了冲程、冲次、间隙宽度、压差、偏心率等关键因素对泄漏率的影响,揭示了带有矩形平衡槽的间隙密封结构的流阻机理;分析了不同开启程度对阀隙流流动规律的影响,建立了在不同固定阀开启程度下流体物性参数、过阀流量等因素对流体过阀局部阻力损失的影响规律曲线。模拟结果表明:冲次越高间隙平均泄漏率越大;冲程越长间隙平均泄漏率增长越明显;平均泄漏率随着间隙宽度的增加而增加,但二者并不呈线性关系,而是随着间隙宽度的增加,平均泄漏率曲线表现出加速增长的趋势;平均泄漏率随着压差增加而增加,且呈线性分布;但平均泄漏率对偏心率要更加敏感,也即偏心率是影响泄漏率的一个关键因素;带有矩形平衡槽的间隙密封结构对间隙中流体流动起到阻碍作用,平衡槽内压力处处相等,槽内速度降低而压力不变;当开启程度一定时,流体过阀局部阻力损失随着过阀流量、流体粘度、密度的增大而增大;当固定阀开启程度增大时,流体的过流面积增加,流体通过固定阀的局部阻力损失减小。本文对抽油泵泄漏理论研究起到丰富和发展的推动作用,为抽油泵的改进、选用,合理选择冲程、冲次、间隙密封形式等优化设计、提高抽油泵排量系数等提供切实可行的理论基础。