往復泵作為一種常見的流體機械，是一種高壓容積式泵，在石油礦場有著廣泛的應(yīng)用，詳細分析了石油礦場主要使用的往復泵的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀以及技術(shù)性能，重點分析了曲柄連桿機構(gòu)往復泵、液壓驅(qū)動往復泵兩種類型，還主要闡述了一種新型無壓力脈動、恒流量凸輪機構(gòu)往復泵的技術(shù)優(yōu)勢。指出未來一段時期往復泵應(yīng)該側(cè)重于易損件壽命的提高、側(cè)重于自動控制技術(shù)的應(yīng)用、側(cè)重于故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，以提高往復泵的可靠性和連續(xù)運行效率；就技術(shù)性能而言，無壓力脈動恒流量往復泵將是未來一段時期重點的發(fā)展方向。

　　往復泵在石油礦場上應(yīng)用非常廣泛。它常常用在高壓下輸送高粘度、大密度和高含砂量的液體，而流量相對較小。按用途的不同，石油礦場用往復泵往往被冠以相應(yīng)名稱，例如：在鉆井工程中，為了攜帶出井底的巖屑和供給井底動力鉆具的動力，用于向井底輸送和循環(huán)鉆井液的往復泵，稱作鉆井泵或泥漿泵；為了固化井壁，向井底注入高壓水泥的往復泵，稱作固井泵；為了造成油層的人工裂縫，提高原油產(chǎn)量和采收率，用于向井底注入含有大量固體顆粒的液體或酸堿液體的往復泵，稱作壓裂泵；在采油過程中，用于在井內(nèi)抽汲原油的往復泵稱作抽油泵，等等。

　　石油工業(yè)的發(fā)展對往復泵提出了更高的要求，主要是壓力越來越高，功率越來越大，而制造和維修成本要低，體積和重量不能過大。由于石油礦場用往復泵的工作條件都十分惡劣，提高其易損件(主要是泵閥、活塞和缸套等)的工作壽命，就成為往復泵設(shè)計、制造和選擇使用中迫切需要解決的問題。近年來，國內(nèi)外在往復泵的理論和試驗研究、設(shè)計制造和選擇使用等方面，做了許多工作，特別是三缸單作用往復泵在石油鉆井中的推廣使用，為提高鉆井速度創(chuàng)造了有利的條件。

1、機械式往復泵的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)性能及發(fā)展前景

　　往復泵是最早出現(xiàn)的泵類機械，曾在工業(yè)屆廣泛應(yīng)用。19世紀末和20世紀初，德國的魏斯特法爾(M.Westphal)和貝爾格(H.Berg)等人曾對往復泵技術(shù)基礎(chǔ)理論的研究作出了杰出的貢獻。貝爾格《活塞泵》一書是當時關(guān)于往復泵原理和設(shè)計的權(quán)威性著作。該書中有關(guān)泵閥運動的分析和公式、吸入與排出過程中液缸內(nèi)壓力變化的規(guī)律、吸入管中的慣性水頭值計算等至今仍被引用。但在20世紀中，后起的離心泵、轉(zhuǎn)子泵等在許多應(yīng)用領(lǐng)域取代了往復泵。其主要原因就是它們結(jié)構(gòu)簡單，通用性強。受此影響，往復泵的技術(shù)基礎(chǔ)理論和設(shè)計、制造技術(shù)的研究發(fā)展工作長期停滯不前，特別是在基礎(chǔ)理論方面，往復泵無論是與內(nèi)燃機、活塞式壓縮機等往復式機械相比，還是與離心泵等動力式泵相比，其差距都是相當大的。

　　但是，往復泵所具有的一些特點和優(yōu)點是其它類型泵無法比擬的。因而它的應(yīng)用也不可被取代。除了上面提到的可實現(xiàn)恒流量外，還能在嚴苛條件下輸送特種介質(zhì)(腐蝕性、磨礪性、高粘度、高密度、高溫)、效率高、排出壓力大等特點。這些特點決定了往復泵在許多領(lǐng)域保留它的應(yīng)用。但在不同的場合所要求的流量、壓力、功率和驅(qū)動、傳動型式相差甚遠，而且為適應(yīng)各種不同的特種介質(zhì)和性能要求，泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計型式差別很大。從這個意義上說，往復泵在今日已不再是通用機械了。因此應(yīng)注意兩方面：一方面要注意各應(yīng)用內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)品、工藝規(guī)模的發(fā)展變化，使各類往復泵更好地適應(yīng)和滿足生產(chǎn)部門的需要；另一方面各類往復泵之間仍需要相互借鑒和啟發(fā)。

　　在20世紀后半葉，為使往復泵適應(yīng)資源開發(fā)、石油、化工及重型機器制造等工業(yè)部門的發(fā)展需要，往復泵的基礎(chǔ)理論研究和新產(chǎn)品開發(fā)又受到一定程度的重視。主要研究成果大多以該領(lǐng)域用泵，如計量泵、鉆井泥漿泵、化工用泵等專著形式出現(xiàn)。例如我國自行研制的SL系列中速鉆井泵為臥式三缸單作用活塞泵，主要用于高壓噴射鉆井，增強破巖、攜巖效果，提高鉆井速度，該系列泵采用較長沖程、較低泵速的優(yōu)選參數(shù)，在鉆井液密度小于l.5×103kg/m3、海拔500m以下，吸入管線長度小于3.5m 時可以自然吸入，不配備灌注泵，吸入效率在0.9～0.95之間，為我國發(fā)展鉆井工藝技術(shù)提供了關(guān)鍵的設(shè)備，被國家經(jīng)貿(mào)委批準為首批替代國外進口產(chǎn)品，特別是為我國發(fā)展高壓噴射鉆井工藝技術(shù)作出了巨大貢獻，大大提高了我國快速優(yōu)化鉆井工藝水平。目前國內(nèi)幾乎所有油田都有SL系列中速鉆井泵，到20世紀30年代幾乎占70%以上。

　　從往復泵的傳動結(jié)構(gòu)來說，國內(nèi)外石油礦場用往復泵如鉆井泵、注水泵、壓裂泵、水泥泵，均為曲柄連桿機構(gòu)傳動的傳統(tǒng)泵。由此機構(gòu)所決定的運動特性，最突出的是兩點，即排出端流量與壓力不穩(wěn)定，需要附加排出預壓空氣包(減震器)；吸入端存在流體加速度慣性損耗，在泵速高時需要附加灌注泵。特別是當介質(zhì)為假塑性流體(如聚合物溶液)粘度較大，而又不希望通過吸入灌注泵和液流加速度所引起多次剪切稀釋時，則傳統(tǒng)往復泵不能很好地滿足現(xiàn)場工藝要求。

　　從往復泵的液力端動密封型式來說，有活塞式、柱塞式兩種，一般來說，高中壓小流量往復泵，以高泵速、柱塞式為主；高中壓大流量往復泵，以中等泵速活塞式為主；中低壓大流量泵一般以離心泵為主。如石油礦場所需要的低、中等流量、低、中等泵壓(10～30MPa)的泵，并要求有良好的吸入性能，體積、重量較小，而且有良好的機動性能和可靠性時，若用曲柄連桿機構(gòu)傳動的傳統(tǒng)往復泵，上述要求往往互相矛盾。例如，要求體積小，則泵速高；泵速高則吸入性能差、可靠性低。所以目前出現(xiàn)的恒流量往復泵，可以實現(xiàn)將瞬變流量改變?yōu)楹懔髁浚�取消排出預壓空氣包，取消吸入灌注泵，符合石油礦場實際情況。與傳統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)往復泵相比，其主要特征是采用較高泵速，以減小體積并具有較低的加速度；排出端疊加流量恒定，以實現(xiàn)低脈動；吸入端疊加加速度為零，以實現(xiàn)良好的吸入性能。

　　自1901年第一臺雙缸雙作用活塞式往復泵在美國得克薩斯州的斯賓爾托普(SPINDLETOP)投入應(yīng)用并成功鉆出具有商業(yè)價值的石油井以來，往復泵在石油工業(yè)上應(yīng)用已經(jīng)經(jīng)歷了一個多世紀的發(fā)展。隨著鉆井工藝的需求和機械制造業(yè)的發(fā)展，逐步開發(fā)了系列三缸單作用往復泵。它與雙缸雙作用活塞式往復泵相比，泵壓高、重量輕、易損件少、機械效率高，流量不均勻程度大大減小。如今，廣泛使用的是以曲柄連桿機構(gòu)為典型傳動方式的三缸或多缸單作用往復泵。此傳動方式簡單可靠，量大面廣。從小型實驗室計量泵到超過1000kW的大功率石油鉆井泵以及注水、壓裂、固井、輸液等往復泵，幾乎均此傳動方式所覆蓋，可謂獨領(lǐng)風騷、經(jīng)久不衰，以致給人們留下認識上的慣性，即只要一涉及到往復泵，往往自然而然地把曲柄連桿機構(gòu)這種傳動方式作為不容置疑、非此莫屬的前提條件，從往復泵的誕生直到今天，也都采用的這種結(jié)構(gòu)或其變形結(jié)構(gòu)，運動規(guī)律都是類似于正弦或余弦運動曲線的簡諧運動的變形。

　　多年來，人們對這種傳統(tǒng)往復泵的理論研究與試驗研究系統(tǒng)完整，揭示其運動規(guī)律與動力特性、水力特性，對發(fā)展生產(chǎn)技術(shù)起到了積極重要的作用。人們在對傳統(tǒng)往復泵工作機理研究逐步深入并取得了積極成果的同時，也開始認識到傳統(tǒng)曲柄連桿機構(gòu)所決定的運動與動力特性局限了往復泵的應(yīng)用范疇及其發(fā)展。傳統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)形式傳動的往復泵，其柱塞(或活塞)的運動近似于正弦或余弦曲線的規(guī)律變化。在此前提下，流量是瞬變的，形成排出系統(tǒng)和吸入系統(tǒng)的壓力脈動，柱塞(或活塞)加速度是瞬變的，造成吸入系統(tǒng)慣性也是瞬變的，且泵速越高，加速度越大，慣性損失也越大，且最大值剛好發(fā)生在吸入過程的始點，惡化了往復泵的自吸性能，惡化了泵閥、柱塞、柱塞密封圈等運動密封件的工作條件，限制了往復泵的使用范圍及發(fā)展。過去廣大科研人員從理論到實踐采取了多種積極的措施來改善往復泵的吸入條件、流量與壓力的波動。所以，傳統(tǒng)的往復泵往往需配注吸入灌注泵、吸入緩沖器和排出預壓空氣包。這些配套設(shè)備的使用，在一定程度上緩解了這些矛盾，但沒有從根本上解決問題。從理論上講，傳統(tǒng)的往復泵是很難自吸的，只是從參數(shù)設(shè)計及上述配套設(shè)備來改善它的運動特性和動力特性所帶來的后果。過去甚至現(xiàn)在仍然有許多科研人員在空氣包的配置及其理論上、灌注泵的配套設(shè)計及理論基礎(chǔ)上進行苦苦研究，并且都建立了相應(yīng)的一套理論，目的都是減輕吸入與排出管內(nèi)液流加速度所帶來的不利影響，他們都沒有從產(chǎn)生這一后果的本質(zhì)方面即動力端入手，所以從根本上沒有消除。采用曲柄連桿為傳動方式的往復泵，無論從理論還是實踐都無法消除液流加速度。輸送的介質(zhì)在吸入與排出管線中總是受到?jīng)_擊和振動，屬于非均勻穩(wěn)定流動。另外，灌注泵的使用還受許多礦場條件和自然因素等種種條件限制，灌注泵的質(zhì)量、壽命、性能如何、能否與主泵完全匹配都直接影響著主泵的正常工作，也影響著正常生產(chǎn)。雖然傳統(tǒng)往復泵的適用范圍廣，能在多種工況條件下運行輸送多種介質(zhì)。但在某些特殊場合下，特別是介質(zhì)為假塑性流體如聚合物溶液等，粘度較大。傳統(tǒng)往復泵如不用灌注泵，將無法正常運行，但由于工藝措施要求，聚合物溶液在泵進、出口粘度相差不大(如5000ppm聚合物母液，降解率要求不大于5%)，

　　在此場合下，這種傳統(tǒng)曲柄連桿往復泵難以圓滿地承擔此任。而恒流量往復泵的誕生，能很好地滿足現(xiàn)場工藝要求。

　　實現(xiàn)恒流量的一種方式是仍然采用機械傳動方式，只是須改變動力端的結(jié)構(gòu)和傳動方式。目前，國內(nèi)只有中石化勝利石油管理局鉆井工藝研究院研制成功了以凸輪傳動方式代替曲柄連桿機構(gòu)的恒流量往復泵。該類型泵已經(jīng)在現(xiàn)場廣泛推廣應(yīng)用于三次采油注聚合物溶液和注水。但對于理論研究仍然處于摸索階段，有些認識仍然存在模糊而不能將有關(guān)結(jié)論完全確定。所以仍然需要將研究進一步開展，逐步使理論分析和實驗研究趨于豐富和完善。

2、液壓驅(qū)動往復泵的國內(nèi)外發(fā)展概況

　　液壓驅(qū)動往復泵的研制工作在國外開展的比較早。20世紀70年代初，美國哈利伯頓公司就研制出了HT-1000型液壓驅(qū)動高壓壓裂泵。HT-1000型液壓驅(qū)動高壓壓裂泵的排出壓力可達140MPa，沖程長度為1.524m，水功率最大可達1524kW，泵由三套油缸和泵缸組成，其工作特點是考慮了高壓下液體可壓縮的影響，增加了預壓過程。當泵的兩個缸分別在吸入和排出過程中時，泵的第三個缸同時做預壓過程，即做緩慢的壓縮動作，使液缸內(nèi)的壓力提高至排出壓力，然后再開始正式的排出過程。如沒有預壓過程，則泵在由吸入過程突然轉(zhuǎn)變?yōu)榕懦鲞^程時，由于液體可壓縮以及零件受載變形等因素的影響，短時間內(nèi)泵沒有液體排出將引起劇烈振動。由于采用液壓驅(qū)動，而且增加了預壓過程，HT-1000型高壓壓裂泵的排出壓力波動很小，當排出壓力為105.5MPa時，其壓力波動只有2.1～3.8MPa，而一般機動往復泵在同樣排出壓力下，壓力波動可達17.58MPa。HT-1000型高壓壓裂泵由于采用了長沖程、低沖次的工作方式并用液壓驅(qū)動代替了機械驅(qū)動，可以降低泵零部件的動載荷，也減輕了泵的重量，提高了泵閥、密封件等易損件的壽命和工作可靠性。這種泵可以用于泵送含砂量很高的壓裂液，試驗時曾用砂徑6.2mm、含砂量約1.8～2.4kg/L的壓裂液，其工作狀態(tài)良好，而且，它還可以滿足深部地層和超深部地層的水力壓裂的需要，在深度為4000～4500m 的油井中取得了較好的效果。

　　HT-1000型高壓壓裂泵的缺點是外型尺寸太大，控制系統(tǒng)復雜：它的長度為7.01m，寬度為1.068m，高1.778m，重量達7.257t。1985年，美國又研制出了一種液壓驅(qū)動三缸單作用泵，它沒有齒輪和曲柄、連桿機構(gòu)，由一臺柴油機或電動機帶動一臺變量液壓泵，用于驅(qū)動3個工作缸，工作缸活塞通過活塞桿帶動鉆井泵液缸工作。這種液壓鉆泵不僅使用可靠，而且可以靈活組合使用。2臺三缸泵可以串聯(lián)使用以提高泵壓，也可以并聯(lián)使用以提高排量，使用非常方便。

　　近些年來，隨著國外液壓技術(shù)的迅猛發(fā)展，液壓元件的質(zhì)量和性能都有很大提高，給液壓驅(qū)動往復泵的發(fā)展提供了良好的條件，國外很多石油機械生產(chǎn)廠商相繼推出了各種類型和用途的液壓驅(qū)動往復泵。挪威MH 公司推出了名為Mudmaster的液壓鉆井泵，它的輸入功率為1588kW，以雙缸單作用泵作為基本單元，組成四缸或六缸液壓鉆井泵。這種泵的結(jié)構(gòu)很有特點：活塞的背部直徑較大，頂部的小液缸活塞用于吸入行程。每個單元泵包括兩個泵缸活塞組，裝有常規(guī)鉆井泵閥。活塞在下行程時，排出鉆井液的壓力可達34.5MPa，活塞加大部分作用于環(huán)形容積，把經(jīng)過單流閥供給的清洗液通過活塞的下部清洗活塞的下部。活塞在上行程時完成吸入功能，同時清洗液通過單流閥充滿環(huán)形空間。利用液壓控制系統(tǒng)保持鉆井泵兩個單元協(xié)調(diào)運動。Mudmaster液壓鉆井泵的缺點是沖洗液對鉆井液有稀釋作用，會影響鉆井液的性能。

　　瑞典HK工程公司與挪威Norcem 海洋研究所共同研制了一種立式液壓鉆井泵，它屬于由變量液壓泵驅(qū)動的雙缸單作用活塞泵，無齒輪、曲柄滑塊機構(gòu)，結(jié)構(gòu)先進、新穎。這種單元泵的排量為15.14L/s，泵的排出壓為34.4MPa，每臺鉆機配4臺單元泵，總重量為12.5t。我國在液壓驅(qū)動往復泵的研制方面搞的比較晚，但也做了大量的工作，先后制造出了幾種不同類型的液壓驅(qū)動往復泵。北京航空航天大學對液壓驅(qū)動往復泵進行了詳細研究，并設(shè)計出了一套稱為“低頻大振幅自動往復液壓泥漿泵”，其工作原理是：它的油缸與泥漿活塞連在一起，用液壓活塞桿直接驅(qū)動泥漿活塞，使液壓泵輸出的壓能直接轉(zhuǎn)換成泥漿的高壓能。這種泥漿泵的傳動鏈短，工作效率較高；液壓活塞與泥漿活塞的運動方向一致，同軸線往復運動，可將功率損失降到最低值；泥漿輸出近似等流量輸出，較為理想；采用液壓變量泵，可方便實現(xiàn)無級調(diào)速；液壓系統(tǒng)具有安全溢流功能，使裝置的結(jié)構(gòu)近一步簡化；泵的體積和重量大大減小，經(jīng)濟效益高。

　　新疆克拉瑪依雙環(huán)實業(yè)開發(fā)公司研制出了一種臥式雙缸單作用雙向液壓泥漿泵，它的結(jié)構(gòu)是完全對稱的。這里“雙向”是指液壓活塞在進程和回程兩個運動方向均為全功率輸出。對兩個活塞的一推一拉，實現(xiàn)了排出和吸入泥漿液的功能。它的液壓活塞在大部分行程里是勻速運動的，除了在兩端換向瞬間有壓力波動外，其余時間里的流量是非常平穩(wěn)的，而且由于它配置了泥漿液補償裝置，在兩端換向時，使它的壓力波動可控制在20%以內(nèi)。

　　天津理工學院與石油物探局機械廠合作，研制成功了YNB-20型單缸雙作用液壓泥漿泵，它由帶單缸雙作用活塞桿的氣缸驅(qū)動，其液壓系統(tǒng)裝有液控自動換向裝置。它的輸出壓力為20MPa，沖次為82min-1，泥漿輸出流量為300L/min，傳動功率為15kW。

　　目前的資料表明，盡管液壓驅(qū)動往復泵出現(xiàn)了多種形式，但人們并沒有從理論上對液壓驅(qū)動往復泵進行細致的分析、研究，有關(guān)液壓驅(qū)動往復泵的理論還很缺乏，人們對液壓驅(qū)動往復泵的認識只限于對它的性能參數(shù)的測試上，人們在設(shè)計、制造、使用時缺乏足夠的理論、試驗依據(jù)。液壓往復泵也有其它許多缺點。如液壓件特別是液壓閥性能、可靠性都難以過關(guān)，從而使得整機的可靠性大大降低，效率低、發(fā)熱情況嚴重等。另外，各缸換向時難以銜接好，使得壓力和流量波動有時較大，液壓系統(tǒng)和泵液力端系統(tǒng)內(nèi)部都存在較大的液力沖擊。所以該類型泵目前仍處與試驗研究階段，尚需做大量的工作。特別是要通過對液壓驅(qū)動往復泵的理論、試驗研究，探索有關(guān)液壓驅(qū)動往復泵的理論，為液壓驅(qū)動往復泵的設(shè)計、制造、使用提供理論、試驗依據(jù)是亟待解決的問題。所以難以大面積推廣應(yīng)用。

3、往復泵的發(fā)展趨勢與研究方向

　　隨著石油鉆采工藝的發(fā)展，對往復泵的要求也越來越高，這對從事往復泵研究、設(shè)計和加工制造人員提出了更新的課題，也推動了往復泵向更高、更深的領(lǐng)域發(fā)展。今后一段時期，石油礦場用往復泵主要發(fā)展趨勢和研究方向如下：

　　(1)針對往復泵結(jié)構(gòu)復雜、制造成本高的特點，要努力提高各類往復泵的標準化和通用化水平。模塊化設(shè)計是一個方向，即以最少數(shù)量的液力端和動力端的模塊組合成適應(yīng)范圍極廣的變型產(chǎn)品。還可以用同一尺寸的液力端改變材料后適應(yīng)不同的介質(zhì)和壓力，相同的傳動端并聯(lián)成不同缸數(shù)的泵，等等。

　　(2)在提高標準化和通用化的基礎(chǔ)上，普及CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用，加強可靠性的研究。提高動力端、缸體、泵殼、閥箱等復雜零部件的設(shè)計、工藝水平，提高軸承、密封件等基礎(chǔ)元件的質(zhì)量，提高裝配工藝水平。還應(yīng)指出，往復泵多用于輸送特種介質(zhì)，這是它的優(yōu)勢

　　所在，但由此產(chǎn)生的問題是液力端零件，特別是易損件的壽命較低，因此，重視液力端水力過程機制研究及其零件失效原因的研究，提高零件的使用壽命，減少停機修理時間，也是進一步發(fā)揮往復泵特長的重要課題。

　　(3)隨著鉆采工藝技術(shù)發(fā)展的需要和適應(yīng)不同工況的要求，應(yīng)進一步深入加強對往復泵的機理研究，在此基礎(chǔ)上研究新型往復泵。特別是恒流量往復泵的誕生，就是為了解決油田三次采油工藝技術(shù)的生產(chǎn)需要而研制成功的，今后應(yīng)該加強無脈動恒流量鉆井泵的研制。這進一步說明往復泵的研究應(yīng)隨著生產(chǎn)需要的發(fā)展而不斷發(fā)展。

　　(4)就恒流量往復泵而言，其實現(xiàn)形式有多種多樣，但主要形式仍然是兩種：液壓驅(qū)動恒流量往復泵和凸輪傳動恒流量往復泵。前者易于實現(xiàn)長沖程低沖次，后者易于實現(xiàn)較短沖程較高沖次，二者在不同場合各有優(yōu)缺點，應(yīng)各揚其長，相互借鑒、相互補充。盡管這兩種恒流量往復泵在現(xiàn)場都有一定數(shù)量的使用，但共同的問題是二者的可靠性仍然不高，與傳統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)往復泵相比有一定的差距。主要原因是目前對恒流量往復泵的機理研究和實現(xiàn)形式研究仍然比較缺乏。所以應(yīng)加強這方面的工作。

　　(5)就凸輪傳動機構(gòu)恒流量往復泵與曲柄連桿機構(gòu)往復泵相比而言，由于凸輪傳動機構(gòu)恒流量往復泵解決了傳統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)往復泵無法解決的壓力與流量波動問題，改變了往復泵的水力特性與動力特性，減少的波動能至少是傳統(tǒng)往復泵波動能量的80%，且效率較高，結(jié)構(gòu)新穎，性能優(yōu)良，吸入灌注泵、吸入緩沖器和排出預壓空氣包等配套設(shè)備將不復存在，大大減少了設(shè)備制造費用而且簡化了工藝流程，可廣泛用于油田常壓注水、增壓注水、注粘土膠的堵水工藝以及注聚合物的驅(qū)油工藝。尤其在注聚合物的驅(qū)油工藝中，由于對聚合物的低剪切性和高的粘度保留率，因此具有更明顯的優(yōu)勢。這種恒流量往復泵的研制成功，不僅解決了注聚驅(qū)油工藝中注入泵的關(guān)鍵問題，為油田實施控水穩(wěn)油工程穩(wěn)定原油產(chǎn)量發(fā)揮了重要作用，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。同時還拓寬了往復泵研究與開發(fā)的新領(lǐng)域，填補了我國石油礦場恒流量往復泵的空白。所以往復泵的發(fā)展方向應(yīng)是恒流量往復泵。

　　多年來人們對曲柄連桿機構(gòu)往復泵的研究比較深入，理論和實驗手段比較完善，積累了豐富的設(shè)計、制造和使用經(jīng)驗，但對恒流量往復泵的研究比較晚，理論和實驗手段均不完備，有必要進一步加強開展對該類型泵的理論研究，為實際制造和使用提供理論指導。所以凸輪傳動機構(gòu)恒流量往復泵與曲柄連桿機構(gòu)往復泵在相當長的歷史階段內(nèi)必將長期共存，并按技術(shù)特征、工況條件、工藝要求、經(jīng)濟效益來劃分其各自的領(lǐng)域，各揚其長，各得其所、互相補充、共同發(fā)展。

　　(6)恒流量往復泵通過采用凸輪傳動裝置作為動力端，改變了柱塞的運動規(guī)律，使吸入與排出總管線無液流加速度和液流慣性損失，自吸性能好，泵閥的工況大大改善，提高了易損件的壽命。但其動力端的可靠性仍然需要進一步提高，所以應(yīng)加強動力端凸輪傳動機構(gòu)的研究，特別應(yīng)該根據(jù)目前我國實際的制造水平和熱處理工藝技術(shù)，研究出切實可行的具有較高可靠性的動力端，從而提高整機的可靠性。在相同參數(shù)下，凸輪傳動機構(gòu)恒流量往復泵動力端結(jié)構(gòu)尺寸要比曲柄連桿機構(gòu)往復泵要大，所以應(yīng)引入優(yōu)化設(shè)計方法來設(shè)計恒流量往復泵。

　　(7)就凸輪傳動機構(gòu)恒流量往復泵而言，凸輪的設(shè)計制造是關(guān)鍵。所以應(yīng)該加強凸輪的CAD和CAM 技術(shù)研究，提高凸輪傳動的可靠性和準確性。

　　(8)在參數(shù)設(shè)計上，既要借鑒傳統(tǒng)往復泵的設(shè)計經(jīng)驗，又要根據(jù)凸輪傳動的特殊性來統(tǒng)籌兼顧綜合考慮。一般來說，在中速和較低泵速下，往復泵的可靠性程度較高，所以“適當增長沖程長度、合理降低沖次”的技術(shù)路線仍是切合實際和具有現(xiàn)實意義的。雖然恒流量往復泵總管內(nèi)無液流加速度和慣性損失，可以合理提高泵速，但缸內(nèi)仍然有比曲柄連桿機構(gòu)往復泵小25%的液流加速度，所以盲目提高泵速也將引起缸內(nèi)的汽化和水擊并使工況惡化，同樣也會使得液力端易損件壽命降低。但沖次的提高可以減小柱塞力，降低凸輪與滾輪的接觸應(yīng)力提高其疲勞強度，從而減小動力端尺寸和改善凸輪與滾輪摩擦副的運轉(zhuǎn)工況，提高其壽命。同時沖次的提高可以適當縮短沖程長度，從而可以減小凸輪的尺寸，也能夠減小動力端的尺寸。從這一點上講，沖次的提高是大大有利的。因此，凸輪傳動機構(gòu)恒流量往復泵的參數(shù)設(shè)計原則是“適當縮短沖程長度、合理提高額定泵速”。使恒流量往復泵的適用領(lǐng)域一方面突破傳統(tǒng)的“中低泵速”運行的限制，另一方面又能控制在“較高泵速”的范圍內(nèi)，而絕不是毫無控制地談?wù)撌裁?ldquo;泵速越高越好”，以免走向反面。

　　(9)針對三次采油注聚合物驅(qū)油工藝技術(shù)的廣泛應(yīng)用，應(yīng)加強泵送聚合物溶液過程機理研究，特別是往復泵的性能對泵送聚合物溶液這種假塑性非牛頓流體的性能影響，從而提高其粘度保留率，降低工藝這種工藝成本，提高驅(qū)油效果，為我國穩(wěn)定陸上原油產(chǎn)量作出貢獻。

4、結(jié)論

　　往復泵作為一種常見的流體機械，在石油、石化等行業(yè)有著廣泛的推廣應(yīng)用，但隨著我國石油石化工業(yè)的發(fā)展，對于輸送不同流體介質(zhì)和不同工況條件而言，對往復泵的性能提出了更加高的要求，從往復泵的發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢看，未來一段時期石油礦場往復泵要側(cè)重于易損件壽命的提高、側(cè)重于自動控制技術(shù)的應(yīng)用、側(cè)重于故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，以提高往復泵的可靠性和連續(xù)運行效率；就技術(shù)性能而言，無壓力脈動恒流量往復泵將是未來一段時期重點的發(fā)展方向，經(jīng)過已經(jīng)研制成功樣機并在采油領(lǐng)域得到應(yīng)用，但其可靠性和加工制造的精度，也需要進一步提高。這種無脈動恒流量往復泵有著傳統(tǒng)曲柄連桿機構(gòu)往復泵無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢，今后應(yīng)該側(cè)重于大功率、高壓力、大排量方向發(fā)展，側(cè)重于向大功率的無脈動恒流量鉆井泵的研制，為我國超高壓噴射鉆井以及依靠鉆井液流體傳遞信號的先進測量儀器(MWD\LWD等)提供可靠的技術(shù)保障。