现阶段我国大部分油田都进入了三次开采阶段,而三元复合驱油技术作为三次采油中最为有效的驱油技术被广为采用。虽然三元复合驱能够大幅提高原油采收率,但也导致油井管柱的大量结垢,特别是常规抽油泵结垢后经常出现卡泵现象,甚至出现抽油杆拉断的情况,严重影响油田的正常生产。为了解决这一问题,本文研制了一种新型软柱塞抽油泵,采用非金属材料作为柱塞密封材料,可避免抽油泵结垢卡泵。本文从抽油泵举升理论入手,参考常规抽油泵结构和原理,对软柱塞抽油泵的工作原理和结构进行分析和设计。利用液压自封式软柱塞代替常规抽油泵的金属柱塞,增大了胶筒与泵筒之间缝隙的同时使胶筒与泵筒之间的间隙漏失量为零。为了使软柱塞胶筒内部受力更均匀,利用有限元方法,对改进后的柱塞骨架结构进行优化设计。结果表明,在保证安全的前提下尽可能的增大出油口数量可使柱塞骨架总开口面积更大,软柱塞胶筒受力更均匀。胶筒材料的选择对新型软柱塞抽油泵的性能和寿命有着较大影响。本文选用的胶筒材料是丁腈橡胶,采用Mooney-Rivlin模型作为软柱塞胶筒的本构模型,通过单轴拉伸试验确定出Mooney-Rivlin模型的模型常数,为软柱塞胶筒的有限元模拟提供了必要的参数。利用有限元模拟软件对软柱塞胶筒进行了有限元分析。建立了二维和三维软柱塞胶筒模型,计算分析了软柱塞胶筒的变形、等效应力和与泵筒的接触应力。结果表明:软柱塞胶筒二维模拟结果与三维模拟结果非常接近,可用二维模型分析以减少计算量,提高计算效率。利用二维软柱塞胶筒模型进行有限元分析,通过计算胶筒的接触应力、等效应力和位移,研究软柱塞胶筒与泵筒间隙,软柱塞胶筒长度、厚度、肩部夹角对软柱塞抽油泵密封性能的影响,提出软柱塞胶筒结构参数设计原则。结果表明:间隙越大接触应力越大但是“肩突”现象导致的应力突变越明显;长度越大接触长度越大所以密封效果越好;厚度越大导致应力应变越大;肩部夹角越大会使胶筒两端应力值变大。利用理论方法,计算了新型软柱塞抽油泵的泵效,得出了影响泵效的主要参数是充满系数和冲程损失系数,而冲程、冲次和沉没度的增大会提高软柱塞抽油泵的泵效。同时与相同工况下常规金属柱塞抽油泵泵效进行对比,由于软柱塞抽油泵不存在间隙漏失,泵效较1级常规金属柱塞抽油泵泵效可提高1.1%左右。