随着地层供液能力的下降和低渗、超低渗透等非常规油气藏的开采,使得国内低产油井数目庞大且呈逐年上升趋势。但是,油田普遍使用的API最小泵径为φ32mm,抽汲能力远大于低产油井地层供液能力,由此产生的油井供采不平衡、能耗大的问题突出,以致很多仍有潜在开采价值的油井被迫停产。很多油田为达到供采平衡和缩小装机功率的目的,开始研制直径更小的抽油泵,但因空间限制导致的结构强度低和内流特性差等问题而限制了应用。因此,研制强度高且内流特性好的小直径抽油泵具有重要的工程实践意义。本文的研究主要包括以下几个方面:首先,针对低产油井的供液能力设计了一种泵径为φ25mm的实心柱塞小直径抽油泵。该泵采用实心柱塞结构,能够防止阀罩断裂造成的柱塞断脱事故;在泵筒上增设了气液置换装置,降低了泵腔内的气液比且提高了泵效,更加适应低产井沉没度低且供液能力差的工况。其次,应用CFD和FEM软件对抽油泵的内流特性和结构强度进行了研究,分析结果表明:无论偏心还是偏斜间隙的漏失量都大于同心间隙,相同的偏心率下偏斜漏失率小于偏心。置换腔结构会削弱间隙密封性能,此时密封长度为柱塞与置换腔长度之差。进油阀能够开启的程度越大,分流器的导流孔数量越多且过度越平缓,流体的阻力压降损失越小,但降低幅度越来越小。实心柱塞泵出油阀罩强度远大于标准泵上出油阀罩,设计的小直径抽油泵符合强度要求。最后,采用Matlab软件编制了小直径抽油泵优化分析程序,对该泵的抽汲性能进行深入研究,并在不同的工况参数下实现了泵效预测、结构优化和抽汲参数的优选。通过室内试验,对小直径抽油泵的抽汲性能进行了研究,证明了小直径抽油泵优化分析程序预测泵效的准确性和结构设计的合理性。经过对现场试验数据的分析表明,试验后的平均泵效相对试验前至少提高了7.3个百分点,合理调节抽汲参数后泵效能够超过70%,证实了该泵能够满足低产油井的生产需求,为小直径抽油泵采油技术的推广提供了依据。