杜文鑫，何霞，陈文斌，王国荣，钟林

（1.西南石油大学 机电工程学院，成都 610599；2.川庆钻探工程有限公司，成都 610051）

压裂、酸化已被证实是提高油气采收率的成熟工艺，近年来，已在各大油气田成功运用[1]，并且在大规模、高效益开采非常规油气（如页岩气等）上发挥了不可磨灭的作用。压裂泵作为压裂、酸化作业的主要施工装备，是油气开发工程中不可或缺的组成部分。

压裂泵柱塞密封是一种典型的高压往复密封，在防止泄露、保证密封压力的情况下，密封界面往往会产生很大的接触应力，极易造成压裂泵柱塞密封副的提前失效。失效形式主要有：柱塞表面磨损、材料剥落，密封橡胶烧伤、老化、疲劳磨损等[2-4]。目前，降低柱塞密封副摩擦磨损的方法主要有，密封圈材料改进[5-10]、密封结构优化[11]、柱塞表面镀耐磨涂层[12-16]等，但受到材料、涂层等技术发展瓶颈的影响，减磨效果有限，故需要研究降低摩擦磨损的新技术。

与传统的观念不同，光滑的机械设备表面并不意味着低摩擦力，相反，表面凹凸不平反而有助于降低摩擦磨损。仿生学研究发现，许多生物体表皮并不光滑，反而是具有一定形状、尺寸的微观结构，例如鲨鱼表面盾鳞能够大大降低鲨鱼在游动过程中的阻力[17]。1936 年，JR[18]基于雷诺方程对活塞环润滑性能进行分析发现，表面带有外凸结构的活塞环能和缸套之间产生一定厚度的油膜，使其处于流体润滑状态。1966年，Hamilton[19]通过研究发现，旋转轴颈密封表面不规则的微凹坑能够产生流体动压效应。……