深井泵泵内流场的试验钻研
钻研泵内流场尤其是混相流流场是改善深井泵性能的要害。随着PIV技能、LDV技能及低声波技能的日趋成熟，人们曾经能够利用该署先进的流场测试技能在不烦扰流场的状况下继续高精度的测量。在加拿大已有人运用该署先进技能钻研深井泵流场，酒精大学(北京)陆地力学尝试室对准该问题利用PIV(粒子成像测速技能)继续了尝试钻研，其重要意思是测定相反流量时泵内流场的散布法则，并比照单相及混相流时深井泵内流场的异同。
1粒子成像测速及图像解决技能
粒子成像测速(PIV)技能的根本原理①是利用撒在流体中的粒子对光的散射作用，用光学的步骤纪录下粒子在相反声刻在流场中的地位，从而失去粒子的位移，基于粒子对流场的追随性，测出粒子所在地位中流体的进度及刹时静止参数。
使用PIV技能，对流场中泛滥的粒子状况能够按工夫倒叙经过屡次暴光纪录在同一图像上，也能够经过高速录相机纪录在相反的图形上。利用无关的物道学及力学的假如和定理，并依据相应的数学模子，经过一系列数字演算即可得出反映流场特点的参数(粒子位移、进度等)。通常，PIV零碎重要由照明零碎、PIV图像纪录存储零碎以及PIV解决零碎组成。
2中型气液两相深井泵模仿尝试安装
深井泵在井下作业，其作业介质也不是单相的，故很难对当场作业的深井泵的流场继续理论测试。另外，因为各油田油井地层条件很简单，难以找到正常性的法则，因而，在试验室里构建了一套中型气液两相深井泵模仿尝试安装，如图1所示。
该模仿尝试安装重要由液压掌握零碎及气动掌握零碎组成。为了继续可视化钻研，深井泵模子泵筒及柱塞均采纳有机玻璃打造，其泵径为57mm，柱塞长短为0.3m，可模仿冲程为0～0.6m,冲次为0～6次/s,内压为0.7MPa的工况条件。
3尝试内中
采纳与原油密度及粘度相近的轻工业白油作为尝试介质，用与白油密度濒临的GDX501聚苯乙烯小球作为示踪粒子。运用10W的氖激光产生器及相应的光路零碎造成的强片光源作为PIV摄像的照明光源，并采纳录像或照相的步骤摄制PIV图像。对准相反的工况，别离对单相和气液两相流介质条件下深井泵泵筒、泵阀、柱塞等部位继续了PIV图像的录制和照相，以备进一步继续综合解决。
4试验后果及综合
因为对深井泵生动阀部位流场的钻研已有相应的钻研成绩，而且气液两相流PIV图像解决程序不欠缺，故那里偏重于综合固定介质为单相流体时深井泵吹动阀及柱塞部位的流场。
4.1深井泵泵阀静止法则
在尝试中发现，深井泵泵阀的静止法则和以住人们对它的意识不彻底相反，它的静止除非有垂直位置的曲线静止，还随同有两种缭绕静止。当柱塞静止进度较时辰，阀球绕程度轴高低缭绕；当柱塞静止进度较大时，阀球绕竖直轴程度自转况且沿阀座内孔边角即阀座孔重心轴自转。其缭绕角进度与柱塞的静止进度无关，柱塞静止进度越大，阀球缭绕角进度就越大。阀球的非凡静止内容重要与阀球、阀座构造的非凡性及流体的冲锋陷阵无关。深井泵泵阀是一个球状阀件，当流体绕过它固定时，在其后部将产生附面层的脱离景象，同声产生一个横向激能源。因为阀球的对称性，这种横向激能源将沿阀球的“赤道”四周周而复始地挪动，使阀球不是前后坐落阀座孔轴心线上，而是偏离一个间隔且紧贴在阀座边角上缭绕，这就是“自转”景象。
另外，因为流体固定的平衡固以及阀球的偏离造成流体阀球固定的不对称性，对阀球将产生定然的挠动，使某个横向力不是作用来球心，而是在水立体上又有定然的偏颇，使阀球在水立体上再有一个转动，即“自转”景象。之上论断是在纯液体状况下失去的。在气液混相流时，因为气泡的存在，流场扰动更加猛烈，而且气泡对阀球存在定然的冲锋陷阵作用，此时阀球静止就更加简单，除非缭绕静止以外，再有高低猛烈的扑腾。
4.2单相流吹动阀球的PIV图像解决后果
从深井泵吹动阀部位的流场进度矢量能够看出，吹动阀球四周的流场不是对称散布的，其右边阀隙的边界层连续到近阀球顶部才脱落。这注明生动阀隙两边的流体对阀球的作使劲是不失调的，从而使得阀球产生缭绕静止。随着冲次的增多，流体光速的普及，阀球边界层更难产生脱离，而且阀球四周流场不对称性仍然存在，因而阀球的偏颇更增强烈，这和尝试内中中所视察到的阀球静止法则是统一的。
能够看出，因为流体对阀球的横向冲锋陷阵力造成阀球偏离轴心，再加上其“自转”的莫须有，使得阀球在开启和开放的时机都有定然的滞后工夫，从而使泵的抽汲效率升高，造成泵冲程破财。另外，因为阀座形态的非流线型，使得吸入屏障增大，也使阀球的滞后工夫增多，并使阀球的扰动加大。这种阀球的飘移与扰动与阀球及阀座的形状有很大的关系，为使阀球放量濒临于现实状态下的高低垂直静止，况且为了缩小阀隙的过流屏障，能够改良阀罩和阀座的设计，使阀罩制约阀球的扑腾高低。在保障大过流面积的同声放量使阀球只做高低垂直静止，并将阀罩及阀座形状设计成流线型，以此来减小过流屏障。该署改良能够减小阀球的扰动及缩短开启和开放的滞后工夫，从而达成普及泵效的目标。
另外，由该部位流场旋度能够看出，在吹动阀吸出口柱塞底端与泵筒间有很显然的两个涡旋存在。这是所以柱塞继续下冲程静止时，因为柱塞底端有定然的面积，从而在向下静止内中中压迫其底部的液体向上流动。而此时吹动阀球在于开启状态，吹动阀球下端的液体被压入吹动阀隙，齐头并进入柱塞内腔，在柱塞底端部位造成液体回暖，从而构成涡旋。这两个涡旋大大增多了液体的过流屏障，同声也增多了吹动阀球的扰动水平。为了肃清涡旋并减小过流屏障，可将柱塞底部截面积放量放大，并使其形状呈喇叭口型，从而减小过流屏障。
4.3单相流柱塞入口处的PIV图像解决后果
单相流作用下柱塞顶端入口处流场进度矢量图。从图中能够看出,柱塞顶端入口处出现以次的流场特色：柱塞外部管流呈对称固定状态，而且流线散布较匀称。这注明柱塞外部管流稳固，大体呈层流固定状态，这一点从柱塞入口处流场旋度中能够更明晰地看到。但在柱塞入口处，因为过流截面减小以及截面形态的变迁，使得流体在柱塞入口处产生程度进度重量，尤其是在角落处涌现了涡旋,从而产生负压，增大了过流屏障。随着冲次的增多，柱塞入口角落处的涡旋也一直增强，入口处过流屏障也相应加大。为了缩小涡旋的产生，从该部位综合可知，若柱塞入口角落处设计成流线型或在该部位打造倒角应会大限度地减小涡旋，从而升高该部位的过流屏障。
5提议
对深井泵应做以次改良：
(1)阀球是深井泵中的一个重要元件，也是易损件，它决议着泵的效率及检泵周期。提议对混相流深井泵采纳偏颇球状阀球，关于流道狭小的深井泵采纳滴形阀球，对含砂的抽油井用深井泵则采纳镶有密封胶皮的扇形阀球。
(2)在保障大过流面积的条件下，关于阀球罩的过流断面形态，无须放量采纳流线型，以减小过流屏障。
(3)在设计柱塞的构造时，无须思忖将柱塞下端的吸出口设计成流线型或喇叭口型，以升高其吸入屏障。在保障柱塞入口有大过流断面的同声，将柱塞入口流道也设计成流线型，以升高柱塞入口处的过流屏障。【MechNet】
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