超长冲程柔性密封柱塞泵及抽油机的制作方法

本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种超长冲程柔性密封柱塞泵以及运用该柱塞泵的抽油机。

背景技术：

本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

柱塞抽油泵作为一种新型的油田举升装置，具有防垢、结构简单、维修方便的特点，对于采用三元复合驱采油技术的井况具有很好的适应性，备受国内外油田的重视。但是，生产中暴露出的塞泵检泵周期短成为制约其推广与应用的瓶颈问题。

油井在机采过程中，柱塞泵不能正常工作是影响油井正常生产、增加检修作业的主要原因。特别是三元井、聚合物井，受生产特点检泵周期一般在2-3个月，反复作业降低生产时率严重影响产量。加之冲程损失，导致泵效较低。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

基于前述的现有技术缺陷，本发明实施例提供了一种超长冲程柔性密封柱塞泵以及运用该柱塞泵的抽油机，可较佳的解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种超长冲程柔性密封柱塞泵，包括：

泵筒；

柱塞，设在所述泵筒中，并能在所述泵筒中上下移动；所述柱塞在所述泵筒中的冲程在50-100m之间；

扶正套，套设在所述柱塞外，包括：中部滑移段、位于所述中部滑移段上端的上部限位台阶、位于所述中部滑移段下端的下部限位台阶；所述中部滑移段的横截面面积由上至下逐渐增大；

密封机构，活动设在所述中部滑移段外；当所述密封机构在所述中部滑移段上移动时，所述密封机构以所述中部滑移段的倾斜外壁面为导向面，并随所述中部滑移段的外壁面走势而发生径向变形；所述上部限位台阶和下部限位台阶对所述密封机构的移动进行限位；

当所述柱塞在所述泵筒中处于上冲程过程中，所述密封机构在所述中部滑移段上向下移动，其径向尺寸增大；

当所述柱塞在所述泵筒中处于下冲程过程中，所述密封机构在所述中部滑移段上向上移动，其径向尺寸缩小；

所述柱塞上冲程至上死点时，所述密封机构在所述中部滑移段上向下移动至顶抵所述下部限位台阶，所述密封机构与所述泵筒内壁之间间隔，两者间隔第一距离；

所述柱塞下冲程至下死点时，所述密封机构在所述中部滑移段上向下移动至顶抵所述上部限位台阶，所述密封机构与所述泵筒内壁之间间隔，两者间隔第二距离；

所述第一距离小于所述第二距离。

优选地，所述中部滑移段的外壁面呈线性变化，斜率由上至下保持不变；或者，

所述中部滑移段的外壁面呈曲线变化，斜率由上至下逐渐减小。

优选地，所述中部滑移段的长度与所述柱塞的冲程呈正相关关系；所述中部滑移段的外壁面的倾斜程度与所述柱塞的冲程呈反相关关系。

优选地，所述密封机构为套设在所述中部滑移段外的柔性密封环，所述密封环的纵截面形状呈梯形，横截面面积由上至下逐渐增大。

优选地，所述柔性密封环的内壁，和/或，所述中部滑移段的外壁面设有润滑层。

优选地，所述密封机构包括：设在所述中部滑移段外的滑环组件、设在所述滑环组件径向外端的密封组件；所述滑环组件可随所述中部滑移段的外壁面走势而径向扩张或颈缩，进而带动所述密封组件发生径向增大或缩小。

优选地，所述滑环组件包括：多个弧形环，多个所述弧形环中设有贯穿其周向两端面的串接孔，多个所述串接孔中穿设弹性串接件；多个所述弧形环处于拼接状态时，此时所述滑环组件的内径尺寸最小，但仍大于或等于所述中部滑移段最上端的外径；多个所述弧形环处于扩散状态时，此时所述滑环组件的内径尺寸最大，但仍小于或等于所述中部滑移段最下端的外径；

所述密封组件包括：与多个所述弧形环对应的第一密封条，所述第一密封条设在对应的所述弧形环的径向外端。

优选地，所述中部滑移段的外壁设有多个仿形槽，所述仿形槽的走势与所述中部滑移段的外壁倾斜走势一致；

所述密封机构包括：

与多个所述仿形槽对应的移动件，所述移动件的内端可移动的嵌设在对应的所述仿形槽中；

与多个所述移动件对应的第一扇形片，所述第一扇形片的内端固定在对应的所述移动件外端；

与多个所述第一扇形片对应的第二密封条，所述第二密封条设在对应的所述第一扇形片外端。

优选地，相邻所述第一扇形片存在上下重叠的部分区域，所述移动件位于所述仿形槽外部的下壁面设有止转凸起；所述移动件在所述仿形槽中具有向上和向下翻转的自由度，当所述移动件向下翻转至所述止转凸起顶抵所述中部滑移段的外壁时，多个所述第一扇形片展开并呈水平状态。

优选地，所述密封机构包括：

活动套设在所述中部滑移段外的滑环，所述滑环的内径大于或等于所述中部滑移段最下端的外径；

多个第二扇形片，转动设置在所述滑环的径向外端；当所述柱塞在所述泵筒中处于下冲程过程中，多个所述第二扇形片向上翻转；当所述柱塞在所述泵筒中处于上冲程过程中，多个所述第二扇形片处于水平状态；

与多个所述第二扇形片相对应的第三密封条，所述第三密封条设在对应的所述第二扇形片的外端。

优选地，当所述柱塞在所述泵筒中处于上冲程过程中，所述第二扇形片的内端面与所述滑环的外端面贴合，以对所述第二扇形片的向下翻转进行限位。

优选地，相邻所述第二扇形片存在上下重叠的部分区域；在俯视视角上，沿周向顺逆时针方向，任意一个第二扇形片部分压置在与之相邻的第二扇形片上。

优选地，所述扶正套的数量为多个，多个所述扶正套沿轴向间隔设在所述柱塞上；

所述柱塞为空心结构，所述柱塞与所述泵筒之间形成有环形间隙，所述柱塞的侧壁设有多个连通其内部空间与所述环形间隙的通孔，所述通孔与所述扶正套错开；

当所述柱塞在所述泵筒中处于上冲程过程中，所述环形间隙内的压力大于所述柱塞内的压力，所述环形间隙内的油液携带着砂粒经所述通孔进入所述柱塞中，至充满所述柱塞；

当所述柱塞在所述泵筒中处于下冲程过程中，所述柱塞内的压力大于所述环形间隙内的压力，所述柱塞内的油液经所述通孔排出，并冲刷位于上一层的密封机构。

优选地，所述柱塞采用聚醚醚酮材料制成。

一种抽油机，包括：

如上述实施例所述的超长冲程柔性密封柱塞泵，所述泵筒的上下两端分别与油管连接，位于所述泵筒上部的油管中下入抽油杆，所述抽油杆与所述柱塞的上端连接；

地面驱动机构，与所述抽油杆上端连接，通过所述抽油杆驱动所述柱塞在所述泵筒中上下往复运动；所述柱塞在所述泵筒中具有上死点位置和下死点位置；当所述地面驱动机构驱动所述柱塞运动至上死点位置时，所述地面驱动机构停留第一预定时间后，再驱动所述柱塞向下运动；当所述地面驱动机构驱动所述柱塞运动至下死点位置时，所述地面驱动机构停留第二预定时间后，再驱动所述柱塞向上运动。

优选地，所述地面驱动机构驱动所述柱塞在所述泵筒中的冲次在1-8次/h之间。

本发明实施例的超长冲程柔性密封柱塞泵，通过大冲程，降低柱塞的冲次，弥补柱塞冲程损失，提高泵效。并且，冲程的增大、冲次的降低，为刮砂、排砂和进液提供了充足的时间，解决砂卡、卡泵的问题。此外，通过设置可移动的密封机构，并通过设置可对密封机构的径向变形进行导向的中部滑移段，使密封机构在上下冲程过程中，具有不同的径向尺寸，从而改变与泵筒之间的间隙，进而通过节流效应解决泵间隙密封以及漏失的问题。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施例，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施例在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：

图1为本发明实施例的超长冲程柔性密封柱塞泵的结构示意图；

图2为图1的局部放大结构示意图；

图3为一个实施例的中部滑移段及密封机构的装配俯视图；

图4为图3中密封机构位于的中部滑移段最上端时的俯视图；

图5为图3中密封机构位于的中部滑移段最下端时的俯视图；

图6为另一个实施例的中部滑移段及密封机构的装配俯视图；

图7为再一个实施例的中部滑移段及密封机构的装配侧视图；

图8为不同材料摩擦系数与载荷的关系图；

图9为不同材料摩擦系数与滑动速度的关系图；

图10为聚氨酯、丁腈橡胶磨损量与载荷的关系图；

图11为聚氨酯、丁腈橡胶磨损量与速度的关系图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明实施例提供了一种超长冲程柔性密封柱塞泵以及运用该柱塞泵的抽油机。如图1和图2所示，超长冲程柔性密封柱塞泵包括两个主要结构：泵筒1和柱塞2。柱塞2设在泵筒1中并能在泵筒1中上下移动，两者之间形成环形间隙120，简称泵间隙。泵筒1的长度在50-100m之间，进而柱塞2在泵筒1中的冲程可达50-100m。参照cn104632592b提供的已知实施例，泵筒1可采用多根泵筒单节拼接形成，泵筒单节采用螺纹连接。其中，泵筒单节的长度为标准值，例如10m。依据欲得到的泵筒1长度，选择泵筒单节的数量，例如5-10根。同样的，柱塞2也采用多级结构。具体可参照上述描述，不作赘述。

超长冲程柔性密封柱塞泵连接在油管上，整体形成抽油管柱，并下入到油井中。具体的，泵筒1的上下两端分别与油管连接，上端与上部油管连接，下端与下部油管连接。其中，上部油管中下入抽油杆3，抽油杆3与柱塞2的上端连接。

抽油杆3被设在井口的地面驱动机构驱动上下移动，地面驱动机构与抽油杆3上端连接，通过抽油杆3驱动柱塞2在泵筒1中上下往复运动。具体的，地面驱动机构包括正反转电机、与正反转电机连接的减速器、与减速器连接的滚筒、缠绕在滚筒上的钢绳，钢绳连接抽油杆3

进一步地，柱塞2被驱动在泵筒1中移动具有上死点位置和下死点位置。当地面驱动机构驱动柱塞2运动至上死点位置时，地面驱动机构停留第一预定时间后，再驱动柱塞2向下运动。当地面驱动机构驱动柱塞2运动至下死点位置时，地面驱动机构停留第二预定时间后，再驱动柱塞2向上运动。

在本实施例中，第一预定时间和第二预定时间可根据实际工况进行设置，例如均可以为1min，本实施例对此不作限定。

根据产液量与冲程、冲次之间的正相关关系可知，为提高产液量，增大冲程和冲次，是行之有效的解决途径。传统的抽油机，柱塞冲程较短（3m左右），提高产液量的唯一途径是增大冲次。因此，传统的抽油机，柱塞冲次较高（1-10次/min），且柱塞在泵筒中的上下冲程是连贯的、不停歇的。当柱塞长冲程至上死点后，立即切换至下冲程。同样的，当柱塞长冲程至下死点后，立即切换至上冲程。柱塞和抽油杆承受高频的交变载荷，使用寿命大大缩短。

而本发明实施例的柱塞泵的冲程较长，在相同产液量的情况下，柱塞2的冲次得以大幅降低。事实证明，本发明中的柱塞2在泵筒1中的冲次可达1-8次/h。这样，柱塞2的运行速度较慢，为刮砂、排砂提供充足的时间，保证砂粒能充分的进入柱塞2，提高排砂效果，防止砂卡。

此外，本发明中，柱塞2在运行至上下死点位置后停留一段时间再反向冲程，目的是削弱冲程损失对泵效的影响。由于抽油杆3在带动柱塞2上下冲程时，会发生轴向形变或弯曲，进而导致抽油杆3与柱塞2实际移动距离不一致，出现冲程损失。具体的，当上冲程时，抽油杆3伸长，地面驱动机构驱动抽油杆3上行x1时，柱塞2实际上行距离x2＜x1。当下冲程时，抽油杆3缩短，地面驱动机构驱动抽油杆3下行x3时，柱塞2实际下行距离x4＜x3。通过柱塞2在运行至上下死点位置后停留，给抽油杆3预留一定时间来恢复原长，弥补柱塞2的冲程损失，提高泵效。

本发明实施例的超长冲程柔性密封柱塞泵用于三元井、聚合物井、稠油井等，这类油井的产液具有粘度高、携砂量高等特点。传统的柱塞泵，柱塞与泵筒之间采用接触式密封，柱塞冲程过程中，柱塞上设置的密封结构与泵筒内壁接触，实现密封。具体的，现有的柱塞泵采用弹性密封为主、刚性密封为辅，密封结构包括密封胶套和密封环，在抽油机上冲程过程中，由于密封胶套受到液柱压力而产生膨胀，与泵筒内壁压实，实现密封。不过，接触式密封会导致柱塞与泵筒之间的摩擦阻力增大，柱塞冲程阻涩。此外，油井出砂，通过高粘度的产液粘附在泵筒内壁，极容易卡入密封结构与泵筒之间，导致砂卡，柱塞上行停滞，造成抽油杆断裂或停产事故。

有鉴于此，本发明中的柱塞2与泵筒1之间采用非接触式密封（又可称间隙密封），可较佳的解决上述问题。

如图1和图2所示，柱塞2外设有扶正套4，扶正套4包括中部滑移段401、位于中部滑移段401上下两端的上部限位台阶402和下部限位台阶403，中部滑移段401的横截面面积由上至下逐渐增大。

中部滑移段401外活动设置有密封机构5。当密封机构5在中部滑移段401上移动时，密封机构5以中部滑移段401的倾斜外壁面为导向面，并随中部滑移段401的外壁面走势而发生径向变形。

在一个可选的实施例中，中部滑移段401大致呈上小下大的圆柱状，其外壁面呈线性变化，斜率由上至下保持不变。这样，密封机构5在中部滑移段401上移动的过程中，密封机构5的径向尺寸增大或减小为均匀的，或者线性的。

或者，在另一个可选的实施例中，中部滑移段401呈瓶颈状，外壁面呈曲线变化，斜率由上至下逐渐减小。这样，密封机构5在中部滑移段401上移动的过程中，密封机构5的径向尺寸增大或减小是非均匀的。具体为，密封机构5在中部滑移段401上向下移动的过程中，密封机构5的径向尺寸增大速度为先大后小。反之，密封机构5在中部滑移段401上向上移动的过程中，密封机构5的径向尺寸减小速度为先小后大。

由此，柱塞2在泵筒1中处于上冲程过程中，密封机构5在中部滑移段401上向下移动，其径向尺寸增大。柱塞2在泵筒1中处于下冲程过程中，密封机构5在中部滑移段401上向上移动，其径向尺寸缩小。此外，柱塞2上冲程至上死点位置时，密封机构5在中部滑移段401上向下移动至顶抵下部限位台阶403，密封机构5与泵筒1之间间隔，两者间隔第一距离。柱塞2下冲程至下死点位置时，密封机构5在中部滑移段401上向下移动至顶抵上部限位台阶402，密封机构5与泵筒1之间间隔，两者间隔第二距离。第一距离小于第二距离。

承接上文描述，传统的柱塞泵采用的接触式密封，密封结构在柱塞上的位置是固定的，密封结构与泵筒之间的距离仅能依靠液柱对密封胶套施加的压力所产生的径向膨胀来调节。具体的，当上冲程时，液柱压力使密封胶套径向膨胀，密封胶套与泵筒保持接触。当下冲程时，液柱压力减小，密封胶套回缩，径向缩小，解除与泵筒内壁的接触。不过，上冲程为抽油过程，液柱重量本来就很大，加之密封胶套与泵筒内壁的接触，导致柱塞运行阻涩、砂卡甚至断杆。因此，现有技术采用的接触式密封，上冲程运行阻力巨大，极容易出现停产事故。

相比之下，本实施例采用间隙密封，在柱塞2上冲程时，密封机构5与泵筒1间隔第一距离，可较佳的避免并解决上述问题。具体的，本申请人经长期的研究发现，泵筒1采用间隙密封，油液在通过密封机构5与泵筒1之间微小的环形间隙120时产生节流效应，从而达到阻止泄漏的密封目的。与接触式密封不同，间隙密封中，密封机构5与泵筒1这两对偶面在密封区域的轮廓峰相互不接触，密封面被流体膜完全地隔开，摩擦状态以流体润滑状态存在。从而，这种密封形式在止漏的同时，大大降低了摩擦力，达到自润滑的目的。

也就是说，柱塞2上冲程时，对泵筒1采用间隙密封，不仅不会出现漏失现象，反而还会在柱塞2与泵筒1之间形成起到润滑作用流体膜，将两者摩擦面隔开，大大降低摩擦力，使柱塞2上冲程阻力更小。

在本实施例中，第一距离和第二距离可依据实际情况进行设置，本实施例对此不作限定。实际中，第一距离以较大取值为宜，例如为2-3mm，以增大进液面积。第二距离以较小取值为宜，例如0.1-1mm，在避免密封机构与泵筒接触的同时，通过节流效应解决泵间隙密封以及漏失的问题。

在本实施例中，密封机构5在移动过程中，以中部滑移段401的外壁面为导向面进行径向变形，从而实现上冲程时密封机构5径向胀大，下冲程时径向缩小。其中，上冲程径向胀大，可减小密封机构5与泵筒1之间的距离，缩小环形间隙120的尺寸，降低漏失量。同时使密封机构5与泵筒1内壁保持间隔，避免接触，保证柱塞2运行顺畅。

密封机构5在中部滑移段401上的移动方向，与柱塞2的移动方向相反。当柱塞2上冲程时，密封机构5在液压和惯性的作用下向下移动。当柱塞2下冲程时，密封机构5在上下压差、油液冲刷（下文介绍）和惯性作用下向上移动。由于中部滑移段401上小下大，则密封机构5上下移动时，可在中部滑移段401的导向作用下径向胀大或缩小。

在一个实施例中，中部滑移段401的长度与柱塞2的冲程呈正相关关系，外壁面的倾斜程度与柱塞2的冲程呈反相关关系。也就是，柱塞2的冲程越长，中部滑移段401的长度越长，倾斜程度越小。这样，随着柱塞2冲程的增加，中部滑移段401外壁面的坡度越小，密封机构5在其上移动的范围越大。如此，密封机构5在中部滑移段401上的移动距离，可随冲程的增加而缓慢提升，从而避免中部滑移段401外壁面倾斜程度突变而导致密封机构5来不及响应，导致密封失效的问题。

如图2所示，在一个可行的实施例中，密封机构5为套设在中部滑移段401外的柔性密封环，密封环的纵截面形状为梯形，横截面面积由上至下逐渐增大。柔性密封环具有弹性收缩性，可发生径向变形。当其向下移动时，可被中部滑移段401撑开，径向尺寸增大。当向上移动时，失去中部滑移段401的顶撑作用，在自身弹力作用下收缩，径向尺寸缩小。进一步地，为柔性密封环的内壁和/或中部滑移段401的外壁面设有润滑层，以减小移动阻力。

密封环的纵截面形状为梯形，横截面面积由上至下逐渐增大，采用这样的结构设计，密封环与泵筒1内壁之间的距离由上至下逐渐减小，可增强节流效果。并且，密封环采用这样的结构设计，密封环的外端面与泵筒1内壁之间形成呈楔形或漏斗状的通道，从而可以对粘附在泵筒1内壁的砂粒逐渐施加刮削力，提高刮砂效果。

如图3至图5所示，在另一个可行的实施例中，密封机构5包括设在中部滑移段401外的滑环组件501、设在滑环组件501径向外端的密封组件502（如图4所示）。滑环组件501可随中部滑移段401的外壁面走势而径向扩张或颈缩，进而带动密封组件502发生径向增大或缩小。

在一个具体的实施例中，滑环组件501包括多个弧形环5011，多个弧形环5011中设有贯穿其周向两端面的串接孔5012，多个串接孔5012中穿设弹性串接件5013。多个弧形环5011可沿径向向内聚拢或向外扩散，这种沿径向向内聚拢或向外扩散是依靠中部滑移段401外壁的导向作用来实现，籍此达到改变滑环组件501内径的目的。

如图4所示，多个弧形环5011处于拼接状态时，弧形环5011之间彼此端部对接，此时滑环组件501的内径尺寸最小，但仍大于或等于中部滑移段401最上端的外径。

或者，也可以说，当滑环组件501移动至中部滑移段401最上端时，多个弧形环5011沿径向向内聚拢，直至各个弧形环5011的端部对接，形成一个完整的圆环，此时的滑环组件501的内径尺寸为最小的情形。而在该情形下，滑环组件501的内径尺寸大于或等于中部滑移段401最上端的外径，是保证滑环组件501即便在径向收缩至最小时，仍能套设在中部滑移段401外。

如图5所示，多个弧形环5011处于扩散状态时，此时滑环组件501的内径尺寸最大，但仍小于或等于中部滑移段401最下端的外径。同上，当滑环组件501移动至中部滑移段401最下端时，多个弧形环5011沿径向向外扩散，直至各个弧形环5011的下端面顶抵下部限位台阶403，此时的滑环组件501的内径尺寸为最大的情形。而在该情形下，滑环组件501的内径尺寸小于或等于中部滑移段401最上端的外径，是保证滑环组件501即便在径向扩展至最大时，仍能套设在中部滑移段401外。

在本实施例中，弧形环5011为柔弹性材料制成，其可随中部滑移段401外壁面曲率的变化，而发生相应的变形。这样，当弧形环5011在中部滑移段401外滑动时，可始终保持与中部滑移段401外壁面的贴合。为降低弧形环5011的滑动阻力，中部滑移段401的外壁面和/或弧形环5011的内壁面可设有润滑层，以降低弧形环5011在中部滑移段401外移动的摩擦力。串接孔5012的走势与弧形环5011的弧形一致，弹性串接件5013可以为柔弹性件，呈圆环状，将多个弧形环5011串接起来，具体可以为橡皮筋或乳胶环。

密封组件502包括与多个弧形环5011对应的第一密封条5021，第一密封条5021设在对应的弧形环5011的径向外端。这样，多个可径向发生裂变的弧形环5011在中部滑移段401外壁面的导向作用下，沿径向裂开或聚拢，实现径向尺寸的变化，进而带动第一密封条5021沿径向移动，改变与泵筒1之间距离。

如图6所示，在再一个可行的实施例中，中部滑移段401的外壁设有多个仿形槽407，仿形槽407的走势与中部滑移段401的外壁倾斜走势一致。密封机构5包括：与多个仿形槽407对应的移动件503，移动件503的内端可移动的嵌设在对应的仿形槽407中；与多个移动件503对应的第一扇形片504，第一扇形片504的内端固定在对应的移动件503外端；与多个第一扇形片504对应的第二密封条505，第二密封条505设在对应的第一扇形片504外端。

在本实施例中，仿形槽407沿中部滑移段401的外壁倾斜走势设置，大致呈上下方向。移动件503呈杆状，内端嵌设在仿形槽407中，并能在仿形槽407中上下翻转。具体的，中部滑移段401在仿形槽407处向内延伸形成止挡凸耳，移动件503的内端设有水平延伸的左右两个止挡凸起，止挡凸起与止挡凸耳配合，可限制移动件503从仿形槽407中移出，并且移动件503可以止挡凸起为支点转动。

进一步地，相邻第一扇形片504存在上下重叠的部分区域。这样，相邻第一扇形片504彼此之间层压，起到联动效果。如此，当其中一个第一扇形片504翻转时，其他第一扇形片504会被带动紧跟着发生翻转。从而，所有第一扇形片504可实现整体翻转。

移动件503位于仿形槽407外部的下壁面设有止转凸起（未示出），移动件503在仿形槽407中具有向上和向下翻转的自由度。当移动件503向下翻转至止转凸起顶抵中部滑移段401的外壁时，多个第一扇形片504呈水平状态。也就是说，第一扇形片504可向上翻转实现收拢，但向下翻转的极限位置为水平位置。因此，当柱塞2下冲程时，第一扇形片504向上翻转收拢。当柱塞2上冲程时，第一扇形片504向下翻转展开，直至止转凸起与顶抵中部滑移段401的外壁，第一扇形片504停止，达到水平状态。

如图7所示，在又一个实施例中，密封机构5包括：活动套设在中部滑移段401外的滑环506，滑环506的内径大于或等于中部滑移段401最下端的外径；多个第二扇形片507，转动设置在滑环506的径向外端；当柱塞2在泵筒1中处于下冲程过程中，多个第二扇形片507向上翻转；当柱塞2在泵筒1中处于上冲程过程中，多个第二扇形片507处于水平的状态；与多个第二扇形片507相对应的第三密封条508，设在对应的第二扇形片507的外端。

在本实施例中，滑环506为一整体圆环结构，或者由两个半圆环对接形成，其内径大于等于中部滑移段401最下端的外径，因此其可以在中部滑移段401外自由的上下滑动。同上一实施例，第二扇形片507可上下翻转，且向下翻转被限位。具体的，滑环506的外端面和第二扇形片507的内端面均为平直的表面，第二扇形片507与滑环506的转动连接点位于滑环506外端面的上端。这样，当柱塞2在泵筒1中处于下冲程过程中，第一扇形片504的内端面与滑环506的外端面贴合，第一扇形片504的向下翻转被限位。

同样的，相邻第二扇形片507存在上下重叠的部分区域；可参见图6所示，在俯视视角上，沿周向顺逆时针方向，任意一个第二扇形片507部分压置在与之相邻的第二扇形片507上。籍此，使所有第二扇形片507能够实现整体联动的效果，实现整体翻转。

参加图1所示，泵筒1的底部设有固定凡尔101，柱塞2的上端设有游动凡尔201。柱塞2为空心结构，侧壁设有多个连通其内部空间与环形间隙120的通孔202。当柱塞2上冲程时，固定凡尔101打开，游动凡尔201闭合，柱塞2将泵筒1的上部空间（即柱塞2以上的泵筒1空间）中的油液向上举升，而油井中的油液经打开的固定凡尔101进入泵筒1的下部空间（即柱塞2以下的泵筒1空间）。当柱塞2下冲程时，固定凡尔101闭合，游动凡尔201打开，泵筒1的下部空间中的油液经通孔202进入柱塞2，并经打开的游动凡尔201进入泵筒1的上部空间。

在一个实施例中，扶正套4的数量为多个，多个扶正套4沿轴向间隔设在柱塞2上，通孔202与扶正套4错开。当柱塞2在泵筒1中处于上冲程过程中，环形间隙120内的压力大于柱塞2内的压力，环形间隙120内的油液携带着砂粒经通孔202进入柱塞2中，至充满柱塞2。此时，通孔202作为进砂孔和进液孔。当柱塞2在泵筒1中处于下冲程过程中，柱塞2内的压力大于环形间隙120内的压力，柱塞2内的油液经通孔202排出，并向上冲刷位于上一层的密封机构5。此时，通孔202作为冲刷孔。

当柱塞2在泵筒1中处于下冲程时，从通孔202排出的油液可对其上方的密封机构5进行冲刷，施加向上的冲刷力。从而，对密封机构5的向上移动起助推作用。密封机构5向上移动，柱塞2与泵筒1之间的环形间隙120变大，便于油液进入其中，油液携带这砂粒随即经通孔202进入柱塞2中。而当柱塞2在泵筒1中处于上冲程时，在环形间隙120中的油液的压力作用下，密封机构5向下移动展开，缩小环形间隙120，减小漏失，并辅助润滑。

由此可见，本发明实施例的超长冲程柔性密封柱塞泵，通过大冲程，降低柱塞2的冲次，弥补柱塞2冲程损失，提高泵效。并且，冲程的增大、冲次的降低，为刮砂、排砂和进液提供了充足的时间，解决砂卡、卡泵的问题。此外，通过设置可移动的密封机构5，并通过设置可对密封机构5的径向变形进行导向的中部滑移段401，使密封机构5在上下冲程过程中，具有不同的径向尺寸，从而改变与泵筒1之间的间隙，进而节流效应解决泵间隙密封以及漏失的问题。

抽油泵的采油效率和使用寿命取决于一系列因素，其中最主要的影响因素是柱塞-泵筒副的耐磨特性。抽油泵的柱塞-泵筒副与所处工作环境构成了一个摩擦学系统。柱塞与泵筒材料的力学性能、表面形态、滑动速度、施加载荷及工作条件等因素决定了各自的磨损量，两者构成了摩擦学系统磨损总量的决定因素。

为了研究不同柱塞材料的摩擦磨损特性，本申请发明人采取有限元分析方法研究抽油泵柱塞，得到柱塞-泵筒副的滑动速度和接触压力。利用这些运动参量和力学参量，综合考虑温度和工作介质等环境因素的影响，针对聚氨酯（pu）、聚醚醚酮（peek）、丁腈橡胶（nbr）三种不同高分子材料，在端面摩擦磨损试验机上以不同的法向载荷及滑动速度进行柱塞-泵筒副的模拟磨损试验。

为分析不同柱塞材料的耐磨特性，对比水介质中聚氨酯、聚醚醚酮、腈橡胶材料的摩擦系数、磨损量的试验数据。多级柱塞抽油泵的工作参数为冲程s=3m、冲次n=4次/min、柱塞滑动速度v=0.4m/s。因此，对比摩擦磨损试验中该滑动速度时三种材料的摩擦系数与载荷的曲线，如图8所示。抽油泵多级柱塞每一级的最大接触应力均不同，且满足上一级柱塞接触应力数值高于下一级柱塞接触应力的规律，接触应力最大值位于试验中法向载荷36-48n区间，对比三种材料的摩擦系数与滑动速度的曲线，如图9所示。

如图8和图9所示，当滑动速度和法向载荷都相同时，聚醚醚酮试件在水介质中的摩擦系数普遍比聚氨酯、丁腈橡胶试件在水介质中的摩擦系数偏低；滑动速度为0.4m/s时，聚醚醚酮试件的摩擦系数随载荷的增大而减小，聚氨酯试件的摩擦系数呈现上下波动趋势，且波动幅值逐渐降低，丁腈橡胶的摩擦系数随载荷的增大而增大；法向载荷为48n时，聚醚醚酮材料的摩擦系数最小，聚氨酯次之，丁腈橡胶的摩擦系数最大。

相同条件下，聚醚醚酮试件的磨损量相当于聚氨酯试件及丁腈橡胶试件磨损量的1%，说明聚醚醚酮的耐磨性能明显优于聚氨酯和丁腈橡胶。这里仅需要对比聚氨酯和丁腈橡胶的磨损量与载荷、速度的关系，依据抽油柱塞与泵筒的最大接触应力范围，比较丁腈橡胶和聚氨酯材料36n和48n的磨损量与速度的关系，如图10-图11示。当滑动速度和法向载荷都相同时，聚氨酯试件在水介质中的磨损量普遍比丁腈橡胶在水介质中的磨损量低，即作为柱塞材料聚氨酯在耐磨性能方面具有一定优势，但与聚醚醚酮材料相比其耐磨性能相差甚远。由于柱塞-泵筒副的初始间隙较小，随着循环往复运动次数的持续增加，实际工况中必然出现磨损现象。聚醚醚酮优异的耐磨性能是其被确定为柱塞材料的主要因素；另外，聚醚醚酮具有优异的抗疲劳特性，是聚氨酯与丁腈橡胶无法比拟的；聚醚醚酮表面粗糙度小使摩擦副间的流体易形成润滑状态。因此，确定抽油泵柱塞的材料为综合性能优良的聚醚醚酮高分子材料。

有鉴于此，在本方面中，柱塞采用聚醚醚酮材料制成，其物理机械性能如下：邵氏硬度90d，扯断强度1200mpa，弹性模量1200mpa，拉伸强度85mpa。实践证明，采用聚醚醚酮高分子材料制作的柱塞，在重量、强度、耐磨损、耐温耐压等方面，相对于传统的金属质柱塞有较大优势。此外，聚醚醚酮高分子材料采用高温固化工艺制成，成型后在抑止碳酸钙、镁、钡及硅酸盐等矿化物颗粒的附着，有特殊的效果，有效避免柱塞表面结晶形成垢层，避免和减缓因结垢堵塞。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量（例如温度、压力、时间等）的值是从1到90，优选从21到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容，可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。