随着PIV技術、LDV技術及超聲波技術的(de)日趨成熟，人們已經可(kě)以利用這些先進的(de)流場測試技術在不幹擾流場的(de)情況下進行高(gāo)精度的(de)測量。
在加拿大已有人使用這些先進技術研究深井泵流場，我們可(kě)以對該問題應用PIV(粒子(zǐ)成像測速技術)進行了試驗研究，其主要內(nèi)容是測定不同流量時泵內(nèi)流場的(de)分布規律，并對比單相及混相流時深井泵內(nèi)流場的(de)異同。

    試驗過程：

　　采用與原油密度及粘度相近的(de)工業白油作為(wèi)試驗介質，用與白油密度接近的(de)GDX501聚苯乙烯小球作為(wèi)示蹤粒子(zǐ)。使用10 W的(de)氖激光發生器及相應的(de)光路系統造成的(de)強片光源作為(wèi)PIV攝像的(de)照明光源，并采用錄像或照相的(de)方法攝制PIV圖像。針對不同的(de)工況，分别對單相和(hé)氣液兩相流介質條件下深井泵泵筒、泵閥、柱塞等部位進行了PIV圖像的(de)錄制和(hé)照相，以備進一(yī)步進行分析處理(lǐ)。

　　實驗結果及分析：

　　由于對深井泵固定閥部位流場的(de)研究已有相應的(de)研究成果，而且氣液兩相流PIV圖像處理(lǐ)程序不完善，故這裏側重于分析流動介質為(wèi)單相流體時深井泵遊動閥及柱塞部位的(de)流場。

　　深井泵運動規律

　　在試驗中發現，深井泵泵閥的(de)運動規律和(hé)以住人們對它的(de)認識不完全相同，它的(de)運動除了有垂直方向的(de)直線運動，還伴随有兩種旋轉運動。當柱塞運動速度較小時，閥球繞水平軸上下旋轉；當柱塞運動速度較大時，閥球繞豎直軸水平自(zì)轉并且沿閥座內(nèi)孔邊角即閥座孔圓心軸公轉。其旋轉角速度與柱塞的(de)運動速度有關，柱塞運動速度越大，閥球旋轉角速度就越大。閥球的(de)特殊運動形式主要與閥球、閥座結構的(de)特殊性及流體的(de)沖擊有關。深井泵泵閥是一(yī)個球形閥件，當流體繞過它流動時，在其後部将發生附面層的(de)脫離(lí)現象，同時産生一(yī)個橫向激動力。由于閥球的(de)對稱性，這種橫向激動力将沿閥球的(de)“赤道(dào)”周圍周而複始地(dì)移動，使閥球不是始終位于閥座孔軸心線上，而是偏離(lí)一(yī)個距離(lí)且緊靠在閥座邊角上旋轉，這就是“公轉”現象。

　　另外，由于流體流動的(de)不穩定以及閥球的(de)偏離(lí)造成流體相對閥球流動的(de)不對稱性，對閥球将産生一(yī)定的(de)撓動，使這個橫向力不是作用于球心，而是在水平面上又有一(yī)定的(de)偏心，使閥球在水平面上還有一(yī)個轉動，即“自(zì)轉”現象。以上結論是在純液體情況下得到的(de)。在氣液混相流時，由于氣泡的(de)存在，流場擾動更加劇烈，而且氣泡對閥球具有一(yī)定的(de)沖擊作用，此時閥球運動就更加複雜，除了旋轉運動以外，還有上下劇烈的(de)跳動。

得出結論應對深井泵做(zuò)以下改進：

　　(1)閥球是深井泵中的(de)一(yī)個主要部件，也是易損件，它決定着泵的(de)效率及檢泵周期。建議對混相流深井泵采用偏心球形閥球，對于流道(dào)狹小的(de)深井泵采用滴形閥球，對含砂的(de)抽油井用深井泵則采用鑲有密封膠皮的(de)錐形閥球。

　　(2)在保證最大過流面積的(de)條件下，對于閥球罩的(de)過流斷面形狀，應該盡量采用流線型，以減小過流阻力。

　　(3)在設計柱塞的(de)結構時，應該考慮将柱塞下端的(de)吸入口設計成流線型或喇叭口型，以降低(dī)其吸入阻力。在保證柱塞出口有最大過流斷面的(de)同時，将柱塞出口流道(dào)也設計成流線型，以降低(dī)柱塞出口處的(de)過流阻力。