大家好

我是楊帆，陜西省岐山縣人，寶雞電機廠退休。很抱歉，講不了普通話，請諒解！

不過，聽聽岐山話，可以體味一下古老歷史的語言風味,因為岐山是中華民族周王朝的肇基地，鳳鳴岐山的傳說、封神演義的故事，就發生在這塊神奇的土地上，在這鳳鸞和鳴的地方誕生的周文化，是中華民族的奠基文化，一部充滿智慧的《易經》，就是周文王姬昌在這里演繹的，后來中國的儒家、道家、墨家等一切文化，都是淵源于《易經》這本著作。

岐山話，肯定也是遠古周人語言的傳承。大家好

我是楊帆，陜西省岐山縣人，寶雞電機廠退休1抽油機節能技術研發

--石化管理干部學院油田企業供用電技術管理培訓班講稿

楊帆（高級工程師）2013年10月22日抽油機節能技術研發

--石化管理干部學院油田企業供用電技術2前言

各位都是來自油田用電管理崗位，抽油機是你們日常用電管理的重點對象。抽油機的技術現狀怎樣？采油工程節能降耗的出路究竟在哪里？這是各位工作中最大的關注點。人類面對資源環境壓力，抽油機已不是當初的能抽油就行的使用理念，節能、耐用，應當是抽油機技術發展的必然趨勢。

創建節約型采油模式的重大責任，將歷史性落在你們肩上。前言3

我曾經是一個對采油工作一無所知的人，2002年一個偶然的機會，得知采油所用的抽油機耗電高、效率低，節能降耗是一項重大課題。于是，便產生了琢磨抽油機的念頭，這一琢磨就是十年。十年時間都琢磨了些什么呢？這就是我今天要同各位交流的內容：

一、抽油機現狀的產業觀察與分析。二、采油工程節能降耗的技術思路。三、新一代高效節能抽油機研發。

三部分內容，實際上是抽油機節能技術研發的一個邏輯過程，觀察是為了搞懂改進的對象，繼而才能形成正確的技術進步思路和結果。十年時間琢磨的結果是什么呢？

就是讓已經使用了上百年的《曲柄平衡游梁式抽油機》變個樣。究竟變成什么樣？讓我們先睹為快吧！我曾經是一個對采油工作一無所知的人，2002年一個4

第一臺樣機是2003年7月28日安裝在子長采油廠7407井（后驅動式）的。

這是一臺三型機配套2,2kw、4p電機泵掛深度600米日耗電11度日出油2.6噸與原裝機對比，節電率68%子長采油廠時任廠長馮對生付廠長呂延生、大隊長李志江稱贊是：抽油機的革命性創新。第一臺樣機是2003年7月28日安5這是改進后安裝在子長采油廠130叢井的4臺四型抽油機試驗樣機。這是改進后安裝在子長采油廠130叢井的4臺四型抽油6這是第三次改進后安裝在延長油田七里村采油廠的七臺三型抽油機試驗樣機。這是第三次改進后安裝在延長油田七里村采油廠的七臺三型抽油機試7這是第三次改進后安裝在大港采油一廠的4型抽油機試驗樣機（后驅動式）

檢測結果：節電率33%增產30%有功功率提高24%這是第三次改進后安裝在大港采油一廠的4型8工作原理

請看這段視頻就一目了然

減速機帶動曲柄輪旋轉，通過推拉桿往復運動,推拉曲肘升直或彎曲，使游梁上擺或下擺。游梁上擺運動時，吊坨落體重力施加一提升力矩也使游梁上擺而抽油。游梁下擺運動時，泵桿下落，活塞進油，同時吊坨被提升積蓄位能。以上動作周而復始而實現抽油作業。工作原理

請看這段視頻就一目了然減速機帶動曲9

2011年6月8日，國家知識產權局授予《吊重平衡游梁式抽油機》發明專利。

抽油機的實用新型專利很多，但發明專利，僅此一項。

2011年6月8日，國家知識產權局授予10在上述試驗的基礎上，現已基本完成了第四代全系列的定型設計。

只所以能有這么個結果的產生，完全來自對產業現狀的細致觀察與深入分析；完全來自對抽油機工作原理的深度理解與科學改進。

下面分三部分來敘述：

在上述試驗的基礎上，現已基本完成了第四代全系列11一、抽油機產業現狀的觀察與分析

一、抽油機產業現狀的觀察與分析

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抽油機從表象看似一個很簡單的粗笨機械，其實不然，從多學科理論視點分析，它涉及機械原理、力學、運動學、動力學、流體學的諸多經典理論；它不光是實現自身的機械運動，而且關聯著地下油液的滲透特性和活塞泵的充滿度特性；它風吹、日曬、雨淋，是使用條件最苛刻的一種機械。

我長期蹲在子長山溝里的抽油機旁，從多視點細心觀察、記錄、理解、分析，對在用抽油機形成了五個方面的觀察發現：

抽油機從表象看似一個很簡單的粗笨機械，其實13

第一個觀察發現：《曲柄平衡游梁式抽油機》不能實現“動態跟蹤平衡”,無功損耗巨大。全世界使用的抽油機，都是美國石油學會的標準設計結構，這個使用了近百年的抽油機（簡稱常規機），由于不能實現“動態跟蹤平衡”，能耗巨大。

第一個觀察發現：《曲柄平衡游梁式抽油機》不能實現14為什么說能耗巨大？算一筆賬就會一目了然！千米噸液應耗多少度電？一噸油從一千米的地下抽到地面,應該需多少功？1000Kgf×1000m=1000000Kgf.m=9.80665MJ(兆焦耳)(1Kgf.m=9.80665J)折合電能是多少？9.80665MJ÷3.6MJ=2.724KW.h,（1KW.h=3.6MJ）即:千米噸液應耗有功電能2.724度。我國千米噸液實際消耗多少度電？據資料介紹,高產井千米噸液耗電在10~20度之間，而低產井千米噸液電耗高達50~60度。就是以最低10度用電來計算，無功損耗占到72%，怵目驚心！為什么說能耗巨大？算一筆賬就會一目了然！千米噸液應耗15算這筆賬能說明什么問題？第一、說明電能幾乎常年消耗在抽油機的自身運轉上。

第二、說明采油工程節能降耗的潛力巨大。第三、說明實現“節能降耗目標”，必須從提高抽油機效率入手。算這筆賬能說明什么問題？第一、說明電能幾乎常年消16

是什么原因，造成了采油工程這么巨大的能耗？

發現了三個因素：

1、抽油機方面：由于不能實現“動態跟蹤平衡”，動力的絕大部分功是消耗在克服殘余不平衡量上，機械效率極低。2、油井方面：我國油田大多為低滲貧油田，其工況表現為空抽現象嚴重，泵效低。3、作業方面:①平衡調整作業難度大,調整精度低,機構殘余不平衡量大,導致無功損耗大。②抽汲參數調整不合理,沒有滿足井下液面動態平衡,致使空抽現象普遍,造成大量無功損耗。是什么原因，造成了采油工程這么巨大的能耗？17常規機為什么不能實現“動態跟蹤平衡”？以減速機為研究對象，由于負載力矩為一交變的非正弦變化曲線，而曲柄配重的力矩卻是正弦曲線，因此，無法擬合全沖程過程中相對穩定的平衡點，運轉中出現減速機較高的峰值和較深的谷值（負值）扭矩。

動態跟蹤平衡效果不好是高耗能的核心！常規機為什么不能實現“動態跟蹤平衡”？18同時研究發現：

常規機還存在著三個問題點：

問題一、存在一個不能解開的矛盾,就是上沖程時平衡塊越重越好,下沖程時平衡塊越輕越好，這是個無法調和的矛盾。即使前人想出了用異相曲柄平衡的方式，也不能克服。

同時研究發現：

常規機還存在著三個問題點：19

問題二、曲柄配重形成幾何偏心，停機時自然下垂，使機構處于最不平衡的位置，啟動慣量極大，為啟動勢必要配大容量電機，運轉時又是大馬拉小車，造成很大的低功率因數空載電能損耗。

問題二、曲柄配重形成幾何偏心，停機時自然下垂，使機20問題三、平衡塊是旋轉運動,位移軌跡為圓弧,沒有100%的回收利用光桿下落的重力功來積蓄位能和釋放位能。問題三、平衡塊是旋轉運動,位移軌跡為圓弧,沒有100%21這就找到了常規機高能耗的根子是：

曲柄平衡方式只有改變這種平衡方式，才是節能的正確出路！這就找到了常規機高能耗的根子是：曲柄平衡方式22第二個觀察發現：常規機有它絕對科學、合理的重大因素

常規機的驅動機構為“曲柄連桿機構”，這種機構使曲柄的回轉運動可以轉化為連桿的往復運動。第二個觀察發現：常規機有它絕對科學、合理的重大23曲柄連桿機構還有一個優勢？

這就是：抽油光桿的上下運動速度曲線為正弦變速運動曲線。曲柄連桿機構還有一個優勢？這就是：抽油光桿的上下運動24光桿正弦變速運動曲線對抽油作業有什么作用呢？其一:這種速度曲線符合液體用活塞泵抽汲理論，即基本能滿足活塞充泵、提升、出油的流體學原理，泵效較高。（后面具體講）其二:在上、下沖程的兩個換向拐點，光桿的運行速度、加速度會趨于零，這正好減緩了換向時的動量沖擊，能保證平穩換向。光桿正弦變速運動曲線對抽油作業有什么作用呢？25第三個觀察發現：業界的節能技術路線存在著缺陷。下表是我與業界技術路線的差異：我的技術思路行業技術思路提高抽油機本身機械效率熱衷配套變頻器和各種拖動電動機采用新的結構來實現動態跟蹤平衡效果在曲柄平衡框架范圍內搞附加平衡裝置在繼承游梁機優勢的基礎上創新拋棄游梁機優勢，搞各種無游梁機第三個觀察發現：業界的節能技術路線存在著缺陷。26配套變頻裝置的技術缺陷變頻裝置不能解決抽油機本身的機械效率低下問題，它是以調低電源頻率而降低電動機轉速的辦法來減少抽油機沖次，實質是做功少了。調低電源頻率,電動機不在額定設計頻率下運行，會增加電動機氣隙磁通密度，降低功率因數，增加無功損耗。

為減少沖次，采用低速多極電動機、或改變電動機皮帶輪速比、或采用大速比的減速器，都比采用變頻裝置好！配套變頻裝置的技術缺陷變頻裝置不能解決抽27配套各種高效電動機的技術缺陷抽油機上下沖程運動的負載，對減速機而言是一種變化很大的負載力矩，在360度轉角內，電動機除有兩點峰值較接近額定功率外，在大多轉角內，實際是運行在遠離額定功率的工況，負載不匹配，配用任何效率較高的電動機，都不可能有多大效用。配套各種高效電動機的技術缺陷抽油機上下沖程運動的負載28為什么說配套高效電動機作用不大？從異步電動機的工作特性曲線可知：效率和功率因數只有在接近額定負載時，才能為最大値，特別是功率因數，當負載不匹配時很低。面對通常負載率不足50%的抽油機，即使配套效率再高幾個百分點的電機，起不到多大作用。為什么說配套高效電動機作用不大？從異29各種無游梁機的技術缺陷

拋棄游梁機，搞各種無游梁機，失去了游梁機曲柄連桿驅動機構的優勢，各種無游梁機的勻速運動和頻繁換向還造成了新的換向能耗。為什么這樣說？物體由靜止到運動，需要克服慣性力做功，這就叫啟動，電動機的啟動電流大約是額定電流的7倍。物體由運動再到靜止，這叫做制動，制動更是一種巨大的能耗。

讓抽油機的拖動動力頻繁的工作在這種工況，是一種理論性的錯誤！各種無游梁機的技術缺陷拋棄游梁機，搞各種無游30大沖程理論的技術缺陷

面對低滲油田，推行大沖程理論，忽視了井筒中的動液面保持平衡的問題，忽視了泵效問題，大沖程理論有局限性。大沖程理論的技術缺陷面對低滲油田，推行大沖程理論，31為什么說大沖程理論有局限性？計算一下活塞泵的滿載容量，做個泵效分析就一目了然已知：泵徑=4.4厘米油桿直徑=1.9厘米油液比重0.8g/立方厘米計算：100厘米的油柱重量，即一米沖程的滿載容量。

即：一米油柱的重量近似為1公斤若沖程1米，以每分鐘抽6次計算，24小時滿載產量就為：6×60×24×1=8640kg假設有50%泵效，日產量也在4噸以上。我國大多低滲透油井的日產量在2噸左右。所以質疑：低產井何必要用大沖程呢？為什么說大沖程理論有局限性？計算一下活塞泵的滿32

順便指出，業界認為大沖程機的沖次低，對保護油桿磨損有利，我認為磨損與節能降耗相比不是主要矛盾，況且油桿與導向套始終是浸潤在油液中，潤滑良好，磨損甚微。本發明同樣可以根據需要，輕而易舉的設計大沖程參數。順便指出，業界認為大沖程機的沖次低，對保33

第四個觀察發現：我國行業標準中的沖程參數比美國API標準都大，額定懸點載荷分等又比API標準少。

下表是最大沖程參數比較行業SY/T5044標準美國API標準機型最大沖程相近機型最大沖程8-2.5-182.5C-228-200-741.8810-3-373.0C-228-246-862.1816-4.8-1054.8C-912-365-1443.65注：1Ibf=4.44822N1in=0.0254m第四個觀察發現：我國行業標準中的沖程參數比美國AP34沖程大會帶來什么問題？1、整機設計高大，動力配置選大，浪費資源。2、空抽多，泵效低，浪費動力。

用通俗話講，小孩能干的活，讓大人去干，就是勞力的浪費。沖程大會帶來什么問題？1、整機設計高大，動力配置選大，浪費資35沖程參數怎樣設計才是合理的？沖程參數應根據油井產量設計最合理。

（如一口深井低產井，懸點負荷為11噸，日產量3噸，根據負載可以選12型機，但沖程有1米就足夠了）沖程參數怎樣設計才是合理的？沖程參數應根據油井產36抽油機怎樣選型才是合理的？

應遵循如下規則：

①以油井負載大小選擇懸點負荷相適宜的機型；②以油井產量和油液粘稠度選擇相適宜的沖程和沖次；③一般在滿足油井負載的前提下，稠油井和高產井應選較大沖程，合理沖次，稀油低產井應選較小沖程，合理沖次。抽油機怎樣選型才是合理的？

應遵循如下規則：37我國行業標準中，額定懸點載荷分等跨度太大，選型時只能上靠，這也是一個造成資源浪費的普遍因素。

下表是額定懸點載荷參數比較行業SY/T5044標準分等（單位：10kN）美國API標準分等（英鎊折算為kN）2，3，4，5，6，8，10，12，14，16，1823.6，24.9，29.8，33.8，39.8，42.3，48.5，52.9，59.2，63.6，77.0，88.4，95.0，109，114，136，162

例如，泵掛深度為700米的井，用25kN懸點載荷就可以，因沒有這個型號，一般都只有選用30kN的機型了。我國行業標準中，額定懸點載荷分等跨度太大，選38第五個觀察發現：業界沒有成熟的節能機型。

下面，對行業幾個代表機型做個簡要節能效果的技術分析第五個觀察發現：業界沒有成熟的節能機型。39雙驢頭抽油機致命缺陷是：動力繩為軟鏈接，下沖程時減速機不能做功，違背了使上下沖程電動機作功相等的平衡原則，這樣，驢頭、光桿、油柱合成的重力矩就必須大于配重力矩，從而致使上下沖程的理論平衡點偏移，反而增大了上沖程的殘余不平衡量，影響整體平衡效果，節電率受到限制。雙驢頭抽油機致命缺陷是：動力繩為軟鏈接，下40調徑變矩抽油機

平衡重是圓弧運動軌跡，不能100%回收光桿下落的重力功，平衡調整作業難度較大，平衡精度不會高，節能效果有限。

調徑變矩抽油機平衡重是圓弧運動軌跡，不能1041大港油田直線電機抽油機直線電機本身電氣效率很低，在原理上不是節能機型。大港油田直線電機抽油機直線電機本身電氣效率42勝利油田引進的美國皮帶抽油機

其轉動輥筒的驅動，是采用套筒棍子鏈條傳動，鏈條傳動需要優良的潤滑環境，在野外使用，很難滿足，鏈條傳動也不適合頻繁換向的場合，故障率極高，沒有跟蹤平衡效能節能甚微。勝利油田引進的美國皮帶抽油機其轉動輥筒的驅43勝利油田長環形齒條抽油機采用傳統的齒輪齒條傳動原理，傳動效率雖比鏈條機高，但沒有跟蹤平衡效能，談不上是節能產品。勝利油田長環形齒條抽油機采用傳統的齒輪齒條傳44

中國石油30多年來的節能攻關，整個行業還沒有定型的節能機型！

技術理論不科學,技術路線不嚴謹,技術方案系統性差，是整個行業幾十年來不能實現節能突破的關鍵所在!

行業壁壘強大，局外人的節能技術不容易交流，這種技術的封閉性，導致了整個業界節能技術進步的軟肋。中國石油30多年來的節能攻關，整個行業還沒有定型45二、節能降耗的技術思路

總結出五條節電理論，并在該理論指導下提出采油工程節能降耗的技術出路。二、節能降耗的技術思路

總結出五條節電理論，并46

我在深入觀察的基礎上，

全面分析機、電、井，從系統工程的角度研究節能解決方案，總結出以下五條節電理論：（1）.對常年不停連續工作的抽油機,降低配套動力是節能的關鍵。（2）.達到井下液面動態平衡是抽油機的最佳抽汲參數，大沖程理論有局限性。（3）.按液體滲出理論分析,勤抽才能快滲。對低滲貧油井采用小沖程、小泵徑、合理沖次，對富油井采用大泵徑、中沖程、合理沖次是節能并增產的可行之路。（4）.游梁機的光桿變速運動參數符合液體抽汲理論，無游梁機的光桿勻速運動并不可取。（5）.吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光桿下落的重力功。我在深入觀察的基礎上，全面分析機、電、井，從系47（1）、對常年不停連續工作的抽油機,降低配套動力是節能的關鍵。降低配套動力既減少自身無功損耗,也能減少變壓器配置容量而降低變壓器的無功損耗，提高整個電網運行質量,實現雙重節能作用。降低配套動力是抽油機是否節能的客觀標志！（1）、對常年不停連續工作的抽油機,降低配套動力是節能的關鍵48（2）、達到井下液面動態平衡是抽油機的最佳抽汲參數，大沖程理論有局限性。液面動態平衡，就是讓井筒里保持滲入的油液與抽走的油液大致平衡。

液面過高，說明產能不足；液面過低，會形成空抽。大沖程對低滲油田只會造成空抽！！（2）、達到井下液面動態平衡是抽油機的最佳抽汲參數，大沖程理49（3）、按液體滲出理論分析,勤抽才能快滲。對低滲貧油井采用小沖程、小泵徑、合理沖次，對富油井采用較大泵徑、中沖程、合理沖次是節能并增產的可行之路。

勤抽會在井筒的泵底區域形成低壓區，便于地質層中的油液滲入井筒內。（3）、按液體滲出理論分析,勤抽才能快滲。對低滲貧油井采用小50（4）.游梁機的光桿變速運動參數符合液體抽汲理論，無游梁機的勻速運動并不可取。

（4）.游梁機的光桿變速運動參數符合液體抽汲理論，無游梁機的51首先分析一下活塞泵的工作原理

下沖程時，泵底閥關閉，凡爾球打開，泵筒里的油液經活塞孔流向活塞頂面。

上沖程時，凡爾球關閉，泵底閥打開，井筒里的油液流向泵筒，活塞頂面的油液，隨著不斷提升而流出管口。首先分析一下活塞泵的工作原理下沖程時，泵底閥關52為什么說變速運動符合液體用活塞泵抽汲的理論？據流體通過小孔的理論分析，在下沖程活塞充泵初始階段，活塞充油處于紊流狀態，這時液體阻力較大，下行速度小，阻力損失就小。當活塞充油進入層流狀態后，幾乎就沒有阻力了，這時下行速度可以快了，因為流量與速度成正比，速度快了就充油多。提升時速度快了泄露就少，在上拐點處，多停留就可以保持液頭壓力多出油。光桿變速運動正好能滿足這一工況要求。為什么說變速運動符合液體用活塞泵抽汲的理論？53變速運動符合抽油機換向運動的特性！

游梁機的變速運動符合抽油機一上一下的換向運動特性。在上、下沖程的兩個換向拐點，光桿的運行速度會趨于零，這正好減少了換向時的動量沖擊，能保證平穩換向。無游梁機的勻速運動使泵的充滿度不高，而且頻繁的機械換向會造成換向能耗。

變速運動符合抽油機換向運動的特性！54（5）.吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光桿下落的重力功。

吊重平衡的配重是垂直運動，直線上、下運動是100%的積蓄位能和釋放位能，節約動力。（5）.吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光桿下落的重力55綜上所述，采油工程節能降耗的根本技術出路在于：

第一、提高抽油機本身的機械效率是實現節能的唯一正確技術路線。第二、實現“動態跟蹤平衡”是提高抽油機機械效率的唯一正確解決方案。第三、在選型與使用方面，動力與抽油機的匹配、抽油機工藝參數與井的匹配，都是不得忽視的關鍵。綜上所述，采油工程節能降耗的根本技術出路在于：56三、新一代高效節能抽油機研發

以“動態跟蹤平衡”和“百分之百回收利用重力功”兩個創新理論為基礎，以“高節能，高安全，長壽命”為目標，研發成功了《吊重平衡游梁式抽油機》。三、新一代高效節能抽油機研發

以57新一代抽油機的設計思路：

技術思路是：繼承游梁機曲柄連桿驅動機構的優點，克服游梁機曲柄平衡的缺點。

主體結構是：以游梁式與吊重平衡方式相結合的構思，實現了動態跟蹤平衡效果，實現了節能的重大突破。新一代抽油機的設計思路：技術思路是：繼承游梁機曲柄58設計結構設計結構之一（后驅動）采用了曲肘增力驅動機構，借助地面反作用力作功，適用于1.5米以內沖程。設計結構之二（前驅動）驅動機構前置并簡化，具備節能與大沖程兼備的技術特征。設計結構設計結構之一（后驅動）設計結構之二（前驅動）59樣機結構設計最突出的特點有兩條：1、吊重滑輪組平衡機構2、前置游梁和直接平衡負載機構樣機結構設計最突出的特點有兩條：60五大獨特技術優勢，實現了新一代抽油機節能的重大突破？

一、采用吊重平衡方式，百分之百的回收利用了光桿下沖程時的重力功,節約了動力。二、采用前置式游梁和直接平衡負載的方式,實現了全程跟蹤平衡的效果，大幅度降低了配套動力。

三、停機時，機構會自動處于平衡位置，啟動慣量小，電動機啟動功率小，配置容量小，大幅度減少了無功損耗。四、可不停機調整平衡，調整精度高，大幅度減少了殘余不平衡量造成的無功損耗。五、采用了曲肘増力驅動機抅，借助地面反作用力來抽油，節約了動力（后驅動式）。五大獨特技術優勢，實現了新一代抽油機節能的重61吊重平衡為什么會百分之百的回收利用了光桿下沖程時的重力功？

下沖程時，油桿、油液自重下落所作的重力功，全部轉化為提升吊坨上升積蓄位能，上沖程時，吊坨釋放全部位能，為抽油來做功，從而減少動力做功。

重力功=吊坨重量×垂直位移吊重平衡為什么會百分之百的回收利用了光桿下沖程時62吊重平衡還有哪些技術優勢？一、負載與配重都與減速機分離，與減速機關聯的力，只有補償力，驅動機件受力小，大幅度提高了使用壽命，節約了維護經費。二、配重可根據實際負載加減，使抽油機可以在額定懸點載荷范圍內的任何實際負載工況下，都很方便的適用，并節約配重鋼材。

吊重平衡還有哪些技術優勢？63在游梁前端直接平衡負載的力學優勢在哪里？

1、在游梁前端直接平衡負載，使負載力矩與平衡力矩為同一個矩心。2、簡化了理論平衡方程式；

3、可直接推導出兼顧上下沖程的理論平衡點及其關系式，并根據泵掛深度很方便的計算配重質量；4、能實現動態跟蹤平衡效能。5、游梁抗彎強度好。分述如下：在游梁前端直接平衡負載的力學優勢在哪里？64以游梁為研究對象，先分析這個結構的靜態平衡原理游梁水平位置的靜態理論平衡方程式為：

P吊×H1=-P負×H2

以游梁為研究對象，先分析這個結構的靜態平衡原理游梁水65推導出兼顧上、下沖程的理論平衡點方程式：

由于上沖程P負上大于下沖程P負下，故：理論平衡點平衡力矩應等于上沖程最大負載力矩與下沖程最小負載力矩之和的一半。表達式：P吊×H1=（P負上+P負下）×H2/2

推導出兼顧上、下沖程的理論平衡點方程式：由于66得出理論平衡力矩與上沖程負載力矩和下沖程負載力矩的關系式P負上×H2＞P吊×H1＞P負下×H2即：①、吊重力矩小于上沖程最大力矩，大于下沖程最小力矩。②、上、下沖程時均存在殘余不平衡力矩。③由于理論平衡點取在其一半處，故上、下沖程的殘余不平衡力矩值相等。④、為繼續平衡殘余不平衡力矩，就需要給予補償力矩，最小驅動力就是這個補償力矩所需要的力。請看圖解如下：（為便于分析，圖中均取負載力矩的最大和最小峰值、吊重力矩的最大峰值、補償力矩的最大值）得出理論平衡力矩與上沖程負載力矩和下沖程負載力67理論平衡力矩示意圖

上、下沖程補償力矩=（上沖程最大力矩-下沖程最小力矩）/2上沖程補償力矩=下沖程補償力矩；

上沖程時，吊重平衡力矩與補償力矩疊加，平衡上沖程負載力矩；下沖程時，吊重平衡力矩與補償力矩疊減，平衡下沖程負載力矩090180270360+-上沖程最大負載力矩下沖程最小負載力矩吊重平衡力矩上沖程補償力矩下沖程補償力矩理論平衡力矩示意圖上、下沖程補償力矩=（上沖程最大力矩68補償力矩方程式簡化受力圖

補償力矩方程式為：（P負上-P負下）×AC/2=P補×DC

根據補償力矩方程式，就可計算出平衡補償力。物體在平衡狀態下，只需打破平衡就會運動，故，驅動力就是稍大于補償力的力。

負載支座約束力吊重提升力ABC連桿推拉力D補償力矩方程式簡化受力圖負載支座約束力吊重提升力ABC連桿推69

為什么要提出動態跟蹤平衡理論？因為抽油機工作在動態中，上、下沖程的負載是變化的，所以，要求的平衡負載必須隨其變化而變化，這就是我提出的“動態跟蹤平衡”理論。為什么要提出動態跟蹤平衡理論？因為70上、下沖程負載是怎樣變化的？①、上沖程負載大于下沖程負載；②、上沖程起始負載最大。這一負載特性，就要求平衡負載隨其變化而變化上、下沖程負載是怎樣變化的？71動態跟蹤平衡負載是怎樣實現的？跟蹤機構如圖所示：游梁在下死點時，平衡力在x軸上的投影力臂最長，平衡力矩最大，非常利于抽油。游梁在上死點時平衡力在x軸上的投影力臂最短，平衡力矩最小，非常利于油桿回落。這一機構最大的特點是：配重的質量沒有變化，其產生的平衡力矩卻隨上、下沖程的動態規律而變化。

動態跟蹤平衡機構是一重大發明動態跟蹤平衡負載是怎樣實現的？跟蹤機構如圖所示：游72以三型機為例

解析動態變化規律水平位置吊重平衡力矩(忽略P吊力線的變化)已知OA=2480p吊=36kN吊重力在X軸上的平衡力矩就為：2480×36=89280kN.mm上死點吊重平衡力矩(忽略P吊力線的變化)已知B是A在X軸上的投影點α=14度OB=2480×cosα=2406吊重力在X軸上的平衡力矩就為：2406×36=86616kN.mmP吊P吊P負oAXXAAP吊P負OBα以三型機為例

解析動態變化規律水平位置吊重平衡力矩上死點吊重73配重采用滑輪組機構的力學優勢？滑輪組機構設計，以較少的吊坨可產生成倍的吊重平衡力矩,從而減少配重,節約材料,同時減輕吊重鋼絲橡膠帶的負荷,延長其使用壽命。圖中13—動滑輪14—靜滑輪15—鋼絲橡膠帶16—吊坨配重采用滑輪組機構的力學優勢？滑輪組機構設計，以74新一代抽油機的可靠性論證一、可靠性設計思路：不能讓節約的電費錢變成維修費！二、主要部件可靠性設計措施：承載結構件安全系數均大于3；軸承安全系數均大于5；鋼絲帶安全系數均大于20；

三、六大結構特點加一個電氣控制手段，成就了新一代抽油機的高可靠性、長壽命、免維護性能。分述如下：新一代抽油機的可靠性論證一、可靠性設計思路75可靠性結構特點之一本設計結構，使負載和配重與減速機分離，由支架和托架承載了全部抽油負載和配重負載，驅動機件受力小，大幅度提高了運行安全性和使役壽命。

（支座和托架是桁架結構，其力學性能最穩定）可靠性結構特點之一本設計結構，使負載和配重與76可靠性結構特點之二直接平衡負載，使前置式游梁具有著獨特的抗彎強度優勢！游梁如同一桿稱，驢頭負載與提升動滑輪之間的距離很短，即負載力臂短，梁體承受的彎矩比杠桿式游梁小的多。

分析如下：可靠性結構特點之二直接平衡負載，使前置式游77前置式游梁受力圖及彎矩圖以三型機為例：已知AB=720BC=2480負載=30kNB點的最大彎矩=30×720=21600kN.mm負載支座約束力吊重提升力ABC前置式游梁受力圖及彎矩圖負載支座約束力吊重提升力ABC78

常規杠桿式游梁受力圖及彎矩圖以三型機為例：已知AB=1790BC=1320負載=30kNB點的最大彎矩=30×1790=53700kN.mm負載驅動力支座反力ABC常規杠桿式游梁受力圖及彎矩圖負載驅動力支座反力79彎矩數值比較53700÷21600=2.485

同樣30kN的驢頭負載，常規機游梁彎矩，是前置式游梁的2.485倍。

（機械的“重大粗苯”或“輕巧秀氣”，就是這么分經的）故，前置式游梁結構的抗彎矩力學性能十分優異。彎矩數值比較80可靠性結構特點之三本設計結構，平衡配重與負載不是直接軟連接，即使發生鋼絲帶斷裂失載，由于減速器的反向擬制功能和連桿的保護作用，不會發生毀井、毀泵的事故。可靠性結構特點之三本設計結構，平衡配重與負載81可靠性結構特點之四配重軟連接鋼絲帶是用多根、多股鋼絲繩間隔密排，外包耐候性優良的橡膠而成，設計采用了較大的安全系數，設計的鋼絲繩直徑與滑輪直徑之比高達1：80以上，其彎曲疲勞壽命得到大幅度提高。

以三型機為例，滿載配重1.8噸，單根（Φ6）鋼絲繩破斷力為3.4噸，兩根帶共12根鋼絲繩，合計破斷力40.8噸，安全系數是22.66。可靠性結構特點之四配重軟連接鋼絲帶是用多根、多股82可靠性結構特點之五本機配套動力小，堵轉轉矩必然小，曲柄輪旋轉慣性力更小，一旦發生卡泵過載，形不成翻機或折梁的力學條件。而常規抽油機一旦發生卡泵過載，配套的大容量電機的大堵轉轉矩和曲柄配重的旋轉慣性力矩很大，此力必然無法避免的導致翻機或折梁事故可靠性結構特點之五本機配套動力小，堵轉轉矩83可靠性結構特點之六減速機、曲柄銷受力小，無反向沖擊負載，常規機減速機打齒、曲柄銷折斷的故障本設計都不會發生。如圖所示，常規機的曲柄連桿和曲柄銷要承受全部抽油負荷，本機的曲柄連桿和曲柄銷承受的只是很小的補償動力。受力分析如下：可靠性結構特點之六減速機、曲柄銷受力小，無反84

常規機的連桿受力分析簡化受力圖如下

以三型機為例：已知AB=1790BC=1320負載=30kN連桿負荷=1790×30÷1320=40.68kN中央支座的反力=30＋40.68=70.68kN

（圖中是假設連桿與游梁垂直，實際連桿與游梁是有夾角α的，連桿實際負荷應再除以cosα）負載連桿負荷支座反力ABC常規機的連桿受力分析簡化受力圖如下負載連85本設計的連桿受力分析簡化受力圖以三型機為例：已知AB=720BC=2480CD=2000CA=3200最大負載=30kN最小負載=25kN列平衡方程式計算吊重力：P吊×2480=（30+25）÷2×3200P吊=35.48KN列補償力矩平衡方程式，求補償力（連桿推拉力）（30－25）/2×3200=P補×2000P補=4（KN）

（圖中是假設連桿與游梁垂直，實際連桿與游梁是有夾角α的，連桿實際負荷應再除以cosα）負載支座約束力吊重提升力ABC連桿推拉力D本設計的連桿受力分析簡化受力圖負載支座約束力吊重提升力ABC86連桿、曲柄銷受力比較忽略連桿與游梁夾角（這個夾角是隨曲柄轉角而變動的）常規機連桿負荷為：1790×30÷1320=40.68kN

本設計連桿負荷僅為：（30－25）/2×3200=P補×2000P補=4（KN）

同樣30kN的驢頭負載，本設計的連桿負荷是常規機的1/10。

連桿的負荷就是曲柄銷承受的剪切力，所以本設計結構的曲柄銷承受的剪切力很小，故：曲柄銷折斷的故障本設計都不會發生。連桿、曲柄銷受力比較忽略連桿與游梁夾角（這個夾角是隨曲柄轉角87可靠性電氣控制手段有運行平衡精度監測裝置和電氣保護裝置，整機運行很安全本控制功能可以讀電流表隨時觀察平衡效果，并有缺相、欠壓、過載保護功能。可靠性電氣控制手段有運行平衡精度監測裝置和電88新一代抽油機的綜合技術特點

1、支架和托架承載了全部抽油負載和配重負載，運行安全性優異。2、吊重力矩直接跟蹤平衡負載力矩，大幅度降低了驅動力。3、滑輪組機構設計，以較少的吊坨可產生成倍的吊重平衡力矩。4、運動中可方便增減吊坨，精確調整平衡精度，使上、下沖程功率峰值接近。5、曲肘增力機構借助地面反作用力抽油,可進一步節約動力。（后驅動式）新一代抽油機的綜合技術特點1、支架和托架承89

6、前置式游梁擺角小，機構運轉平穩，吊繩對中性好，從而提高抽油泵的壽命。7、驅動部件受力小，減速機軸功率小，無負扭矩，大幅度提高了使用壽命。8、配套動力小，大幅度降低了油田電網供配電容量，改善電網質量，節約基礎性投資。6、前置式游梁擺角小，機構運轉平穩，吊繩對中90新一代抽油機的技術成熟度

1、技術標準根據國家石油天然氣行業SY/T5044---2003《游梁式抽油機》標準，等效采用并草擬有《吊重平衡游梁式抽油機》企業標準，其中的額定懸點載荷和最大沖程參數可以根據各采油廠泵掛深度和單井日產量而具體協議。

新一代抽油機的技術成熟度1、技術標準912、系列化設計基本完成（部分規格參數）2、系列化設計基本完成（部分規格參數）92新一代抽油機的實用性效果

1、配套動力容量比常規抽油機下降50%～60%。2、常規機易發生的翻機、折梁、減速機打齒、曲柄斷銷、燒電機等故障本發明都不會發生。運行安全可靠性、免維護性能優異。完全滿足了抽油機“節能”和“耐用”的兩大目標！新一代抽油機的實用性效果1、配套動力容量比常規抽93新一代抽油機的產業化重大意義新一代抽油機將以優勢的節能效果和無與論比的免維護性,成為采油工程的更新換代產品，使采油工程進入高效節能、安全耐用的新時代。新一代抽油機的產業化重大意義新一代抽油機將以優勢94結束語

采油工程中無功損耗怵目驚心，從事用電管理的各位，有必要弄清楚這些無用之功都損耗到哪里去了？又是以什么形式損耗的？歸納起來，這種損耗無非兩類，一類是電氣損耗，一類是機械損耗，電氣損耗多為低功率因數損耗，機械損耗多為殘余不平衡量損耗。節能降耗的出路，必須結合機、電、井三個要素來思考，提高抽油機的機械效率是要務，搞好機與電的匹配，機與井的匹配是關鍵。新一代抽油機從設計理論到應用實踐，為采油工程節能降耗，已經做好了蓄勢待發的全方位準備。結束語采油工程中無功損耗怵目驚心，從事用電管95

在座各位將會是新一代高效節能抽油機的先知先覺者、宣傳者、推行者、管理者，讓我們合力為創建節約型采油模式而建功立業！

在座各位將會是新一代高效節能96謝謝！

有興趣研究這個課題者，可以瀏覽我的博客中《論抽油機技術發展的趨勢》一文，供參考。

網頁：/

或搜：尚陽博客

帶U盤可直接在此拷貝下列文件：

1、《論抽油機技術發展的趨勢》2、《吊重平衡游梁式抽油機標準》草案3、《吊重平衡游梁式抽油機使用說明書》謝謝！97關于我的信息發明人：楊帆職稱：高級工程師地址：陜西省岐山縣城鳳鳴花園10號樓郵編：722400聯系電話子郵件：sykjyangfan@126.com

關于我的信息發明人：楊帆98抽油機節能技術研發99大家好

我是楊帆，陜西省岐山縣人，寶雞電機廠退休。很抱歉，講不了普通話，請諒解！

不過，聽聽岐山話，可以體味一下古老歷史的語言風味,因為岐山是中華民族周王朝的肇基地，鳳鳴岐山的傳說、封神演義的故事，就發生在這塊神奇的土地上，在這鳳鸞和鳴的地方誕生的周文化，是中華民族的奠基文化，一部充滿智慧的《易經》，就是周文王姬昌在這里演繹的，后來中國的儒家、道家、墨家等一切文化，都是淵源于《易經》這本著作。

岐山話，肯定也是遠古周人語言的傳承。大家好

我是楊帆，陜西省岐山縣人，寶雞電機廠退休100抽油機節能技術研發

--石化管理干部學院油田企業供用電技術管理培訓班講稿

楊帆（高級工程師）2013年10月22日抽油機節能技術研發

--石化管理干部學院油田企業供用電技術101前言

各位都是來自油田用電管理崗位，抽油機是你們日常用電管理的重點對象。抽油機的技術現狀怎樣？采油工程節能降耗的出路究竟在哪里？這是各位工作中最大的關注點。人類面對資源環境壓力，抽油機已不是當初的能抽油就行的使用理念，節能、耐用，應當是抽油機技術發展的必然趨勢。

創建節約型采油模式的重大責任，將歷史性落在你們肩上。前言102

我曾經是一個對采油工作一無所知的人，2002年一個偶然的機會，得知采油所用的抽油機耗電高、效率低，節能降耗是一項重大課題。于是，便產生了琢磨抽油機的念頭，這一琢磨就是十年。十年時間都琢磨了些什么呢？這就是我今天要同各位交流的內容：

一、抽油機現狀的產業觀察與分析。二、采油工程節能降耗的技術思路。三、新一代高效節能抽油機研發。

三部分內容，實際上是抽油機節能技術研發的一個邏輯過程，觀察是為了搞懂改進的對象，繼而才能形成正確的技術進步思路和結果。十年時間琢磨的結果是什么呢？

就是讓已經使用了上百年的《曲柄平衡游梁式抽油機》變個樣。究竟變成什么樣？讓我們先睹為快吧！我曾經是一個對采油工作一無所知的人，2002年一個103

第一臺樣機是2003年7月28日安裝在子長采油廠7407井（后驅動式）的。

這是一臺三型機配套2,2kw、4p電機泵掛深度600米日耗電11度日出油2.6噸與原裝機對比，節電率68%子長采油廠時任廠長馮對生付廠長呂延生、大隊長李志江稱贊是：抽油機的革命性創新。第一臺樣機是2003年7月28日安104這是改進后安裝在子長采油廠130叢井的4臺四型抽油機試驗樣機。這是改進后安裝在子長采油廠130叢井的4臺四型抽油105這是第三次改進后安裝在延長油田七里村采油廠的七臺三型抽油機試驗樣機。這是第三次改進后安裝在延長油田七里村采油廠的七臺三型抽油機試106這是第三次改進后安裝在大港采油一廠的4型抽油機試驗樣機（后驅動式）

檢測結果：節電率33%增產30%有功功率提高24%這是第三次改進后安裝在大港采油一廠的4型107工作原理

請看這段視頻就一目了然

減速機帶動曲柄輪旋轉，通過推拉桿往復運動,推拉曲肘升直或彎曲，使游梁上擺或下擺。游梁上擺運動時，吊坨落體重力施加一提升力矩也使游梁上擺而抽油。游梁下擺運動時，泵桿下落，活塞進油，同時吊坨被提升積蓄位能。以上動作周而復始而實現抽油作業。工作原理

請看這段視頻就一目了然減速機帶動曲108

2011年6月8日，國家知識產權局授予《吊重平衡游梁式抽油機》發明專利。

抽油機的實用新型專利很多，但發明專利，僅此一項。

2011年6月8日，國家知識產權局授予109在上述試驗的基礎上，現已基本完成了第四代全系列的定型設計。

只所以能有這么個結果的產生，完全來自對產業現狀的細致觀察與深入分析；完全來自對抽油機工作原理的深度理解與科學改進。

下面分三部分來敘述：

在上述試驗的基礎上，現已基本完成了第四代全系列110一、抽油機產業現狀的觀察與分析

一、抽油機產業現狀的觀察與分析

111

抽油機從表象看似一個很簡單的粗笨機械，其實不然，從多學科理論視點分析，它涉及機械原理、力學、運動學、動力學、流體學的諸多經典理論；它不光是實現自身的機械運動，而且關聯著地下油液的滲透特性和活塞泵的充滿度特性；它風吹、日曬、雨淋，是使用條件最苛刻的一種機械。

我長期蹲在子長山溝里的抽油機旁，從多視點細心觀察、記錄、理解、分析，對在用抽油機形成了五個方面的觀察發現：

抽油機從表象看似一個很簡單的粗笨機械，其實112

第一個觀察發現：《曲柄平衡游梁式抽油機》不能實現“動態跟蹤平衡”,無功損耗巨大。全世界使用的抽油機，都是美國石油學會的標準設計結構，這個使用了近百年的抽油機（簡稱常規機），由于不能實現“動態跟蹤平衡”，能耗巨大。

第一個觀察發現：《曲柄平衡游梁式抽油機》不能實現113為什么說能耗巨大？算一筆賬就會一目了然！千米噸液應耗多少度電？一噸油從一千米的地下抽到地面,應該需多少功？1000Kgf×1000m=1000000Kgf.m=9.80665MJ(兆焦耳)(1Kgf.m=9.80665J)折合電能是多少？9.80665MJ÷3.6MJ=2.724KW.h,（1KW.h=3.6MJ）即:千米噸液應耗有功電能2.724度。我國千米噸液實際消耗多少度電？據資料介紹,高產井千米噸液耗電在10~20度之間，而低產井千米噸液電耗高達50~60度。就是以最低10度用電來計算，無功損耗占到72%，怵目驚心！為什么說能耗巨大？算一筆賬就會一目了然！千米噸液應耗114算這筆賬能說明什么問題？第一、說明電能幾乎常年消耗在抽油機的自身運轉上。

第二、說明采油工程節能降耗的潛力巨大。第三、說明實現“節能降耗目標”，必須從提高抽油機效率入手。算這筆賬能說明什么問題？第一、說明電能幾乎常年消115

是什么原因，造成了采油工程這么巨大的能耗？

發現了三個因素：

1、抽油機方面：由于不能實現“動態跟蹤平衡”，動力的絕大部分功是消耗在克服殘余不平衡量上，機械效率極低。2、油井方面：我國油田大多為低滲貧油田，其工況表現為空抽現象嚴重，泵效低。3、作業方面:①平衡調整作業難度大,調整精度低,機構殘余不平衡量大,導致無功損耗大。②抽汲參數調整不合理,沒有滿足井下液面動態平衡,致使空抽現象普遍,造成大量無功損耗。是什么原因，造成了采油工程這么巨大的能耗？116常規機為什么不能實現“動態跟蹤平衡”？以減速機為研究對象，由于負載力矩為一交變的非正弦變化曲線，而曲柄配重的力矩卻是正弦曲線，因此，無法擬合全沖程過程中相對穩定的平衡點，運轉中出現減速機較高的峰值和較深的谷值（負值）扭矩。

動態跟蹤平衡效果不好是高耗能的核心！常規機為什么不能實現“動態跟蹤平衡”？117同時研究發現：

常規機還存在著三個問題點：

問題一、存在一個不能解開的矛盾,就是上沖程時平衡塊越重越好,下沖程時平衡塊越輕越好，這是個無法調和的矛盾。即使前人想出了用異相曲柄平衡的方式，也不能克服。

同時研究發現：

常規機還存在著三個問題點：118

問題二、曲柄配重形成幾何偏心，停機時自然下垂，使機構處于最不平衡的位置，啟動慣量極大，為啟動勢必要配大容量電機，運轉時又是大馬拉小車，造成很大的低功率因數空載電能損耗。

問題二、曲柄配重形成幾何偏心，停機時自然下垂，使機119問題三、平衡塊是旋轉運動,位移軌跡為圓弧,沒有100%的回收利用光桿下落的重力功來積蓄位能和釋放位能。問題三、平衡塊是旋轉運動,位移軌跡為圓弧,沒有100%120這就找到了常規機高能耗的根子是：

曲柄平衡方式只有改變這種平衡方式，才是節能的正確出路！這就找到了常規機高能耗的根子是：曲柄平衡方式121第二個觀察發現：常規機有它絕對科學、合理的重大因素

常規機的驅動機構為“曲柄連桿機構”，這種機構使曲柄的回轉運動可以轉化為連桿的往復運動。第二個觀察發現：常規機有它絕對科學、合理的重大122曲柄連桿機構還有一個優勢？

這就是：抽油光桿的上下運動速度曲線為正弦變速運動曲線。曲柄連桿機構還有一個優勢？這就是：抽油光桿的上下運動123光桿正弦變速運動曲線對抽油作業有什么作用呢？其一:這種速度曲線符合液體用活塞泵抽汲理論，即基本能滿足活塞充泵、提升、出油的流體學原理，泵效較高。（后面具體講）其二:在上、下沖程的兩個換向拐點，光桿的運行速度、加速度會趨于零，這正好減緩了換向時的動量沖擊，能保證平穩換向。光桿正弦變速運動曲線對抽油作業有什么作用呢？124第三個觀察發現：業界的節能技術路線存在著缺陷。下表是我與業界技術路線的差異：我的技術思路行業技術思路提高抽油機本身機械效率熱衷配套變頻器和各種拖動電動機采用新的結構來實現動態跟蹤平衡效果在曲柄平衡框架范圍內搞附加平衡裝置在繼承游梁機優勢的基礎上創新拋棄游梁機優勢，搞各種無游梁機第三個觀察發現：業界的節能技術路線存在著缺陷。125配套變頻裝置的技術缺陷變頻裝置不能解決抽油機本身的機械效率低下問題，它是以調低電源頻率而降低電動機轉速的辦法來減少抽油機沖次，實質是做功少了。調低電源頻率,電動機不在額定設計頻率下運行，會增加電動機氣隙磁通密度，降低功率因數，增加無功損耗。

為減少沖次，采用低速多極電動機、或改變電動機皮帶輪速比、或采用大速比的減速器，都比采用變頻裝置好！配套變頻裝置的技術缺陷變頻裝置不能解決抽126配套各種高效電動機的技術缺陷抽油機上下沖程運動的負載，對減速機而言是一種變化很大的負載力矩，在360度轉角內，電動機除有兩點峰值較接近額定功率外，在大多轉角內，實際是運行在遠離額定功率的工況，負載不匹配，配用任何效率較高的電動機，都不可能有多大效用。配套各種高效電動機的技術缺陷抽油機上下沖程運動的負載127為什么說配套高效電動機作用不大？從異步電動機的工作特性曲線可知：效率和功率因數只有在接近額定負載時，才能為最大値，特別是功率因數，當負載不匹配時很低。面對通常負載率不足50%的抽油機，即使配套效率再高幾個百分點的電機，起不到多大作用。為什么說配套高效電動機作用不大？從異128各種無游梁機的技術缺陷

拋棄游梁機，搞各種無游梁機，失去了游梁機曲柄連桿驅動機構的優勢，各種無游梁機的勻速運動和頻繁換向還造成了新的換向能耗。為什么這樣說？物體由靜止到運動，需要克服慣性力做功，這就叫啟動，電動機的啟動電流大約是額定電流的7倍。物體由運動再到靜止，這叫做制動，制動更是一種巨大的能耗。

讓抽油機的拖動動力頻繁的工作在這種工況，是一種理論性的錯誤！各種無游梁機的技術缺陷拋棄游梁機，搞各種無游129大沖程理論的技術缺陷

面對低滲油田，推行大沖程理論，忽視了井筒中的動液面保持平衡的問題，忽視了泵效問題，大沖程理論有局限性。大沖程理論的技術缺陷面對低滲油田，推行大沖程理論，130為什么說大沖程理論有局限性？計算一下活塞泵的滿載容量，做個泵效分析就一目了然已知：泵徑=4.4厘米油桿直徑=1.9厘米油液比重0.8g/立方厘米計算：100厘米的油柱重量，即一米沖程的滿載容量。

即：一米油柱的重量近似為1公斤若沖程1米，以每分鐘抽6次計算，24小時滿載產量就為：6×60×24×1=8640kg假設有50%泵效，日產量也在4噸以上。我國大多低滲透油井的日產量在2噸左右。所以質疑：低產井何必要用大沖程呢？為什么說大沖程理論有局限性？計算一下活塞泵的滿131

順便指出，業界認為大沖程機的沖次低，對保護油桿磨損有利，我認為磨損與節能降耗相比不是主要矛盾，況且油桿與導向套始終是浸潤在油液中，潤滑良好，磨損甚微。本發明同樣可以根據需要，輕而易舉的設計大沖程參數。順便指出，業界認為大沖程機的沖次低，對保132

第四個觀察發現：我國行業標準中的沖程參數比美國API標準都大，額定懸點載荷分等又比API標準少。

下表是最大沖程參數比較行業SY/T5044標準美國API標準機型最大沖程相近機型最大沖程8-2.5-182.5C-228-200-741.8810-3-373.0C-228-246-862.1816-4.8-1054.8C-912-365-1443.65注：1Ibf=4.44822N1in=0.0254m第四個觀察發現：我國行業標準中的沖程參數比美國AP133沖程大會帶來什么問題？1、整機設計高大，動力配置選大，浪費資源。2、空抽多，泵效低，浪費動力。

用通俗話講，小孩能干的活，讓大人去干，就是勞力的浪費。沖程大會帶來什么問題？1、整機設計高大，動力配置選大，浪費資134沖程參數怎樣設計才是合理的？沖程參數應根據油井產量設計最合理。

（如一口深井低產井，懸點負荷為11噸，日產量3噸，根據負載可以選12型機，但沖程有1米就足夠了）沖程參數怎樣設計才是合理的？沖程參數應根據油井產135抽油機怎樣選型才是合理的？

應遵循如下規則：

①以油井負載大小選擇懸點負荷相適宜的機型；②以油井產量和油液粘稠度選擇相適宜的沖程和沖次；③一般在滿足油井負載的前提下，稠油井和高產井應選較大沖程，合理沖次，稀油低產井應選較小沖程，合理沖次。抽油機怎樣選型才是合理的？

應遵循如下規則：136我國行業標準中，額定懸點載荷分等跨度太大，選型時只能上靠，這也是一個造成資源浪費的普遍因素。

下表是額定懸點載荷參數比較行業SY/T5044標準分等（單位：10kN）美國API標準分等（英鎊折算為kN）2，3，4，5，6，8，10，12，14，16，1823.6，24.9，29.8，33.8，39.8，42.3，48.5，52.9，59.2，63.6，77.0，88.4，95.0，109，114，136，162

例如，泵掛深度為700米的井，用25kN懸點載荷就可以，因沒有這個型號，一般都只有選用30kN的機型了。我國行業標準中，額定懸點載荷分等跨度太大，選137第五個觀察發現：業界沒有成熟的節能機型。

下面，對行業幾個代表機型做個簡要節能效果的技術分析第五個觀察發現：業界沒有成熟的節能機型。138雙驢頭抽油機致命缺陷是：動力繩為軟鏈接，下沖程時減速機不能做功，違背了使上下沖程電動機作功相等的平衡原則，這樣，驢頭、光桿、油柱合成的重力矩就必須大于配重力矩，從而致使上下沖程的理論平衡點偏移，反而增大了上沖程的殘余不平衡量，影響整體平衡效果，節電率受到限制。雙驢頭抽油機致命缺陷是：動力繩為軟鏈接，下139調徑變矩抽油機

平衡重是圓弧運動軌跡，不能100%回收光桿下落的重力功，平衡調整作業難度較大，平衡精度不會高，節能效果有限。

調徑變矩抽油機平衡重是圓弧運動軌跡，不能10140大港油田直線電機抽油機直線電機本身電氣效率很低，在原理上不是節能機型。大港油田直線電機抽油機直線電機本身電氣效率141勝利油田引進的美國皮帶抽油機

其轉動輥筒的驅動，是采用套筒棍子鏈條傳動，鏈條傳動需要優良的潤滑環境，在野外使用，很難滿足，鏈條傳動也不適合頻繁換向的場合，故障率極高，沒有跟蹤平衡效能節能甚微。勝利油田引進的美國皮帶抽油機其轉動輥筒的驅142勝利油田長環形齒條抽油機采用傳統的齒輪齒條傳動原理，傳動效率雖比鏈條機高，但沒有跟蹤平衡效能，談不上是節能產品。勝利油田長環形齒條抽油機采用傳統的齒輪齒條傳143

中國石油30多年來的節能攻關，整個行業還沒有定型的節能機型！

技術理論不科學,技術路線不嚴謹,技術方案系統性差，是整個行業幾十年來不能實現節能突破的關鍵所在!

行業壁壘強大，局外人的節能技術不容易交流，這種技術的封閉性，導致了整個業界節能技術進步的軟肋。中國石油30多年來的節能攻關，整個行業還沒有定型144二、節能降耗的技術思路

總結出五條節電理論，并在該理論指導下提出采油工程節能降耗的技術出路。二、節能降耗的技術思路

總結出五條節電理論，并145

我在深入觀察的基礎上，

全面分析機、電、井，從系統工程的角度研究節能解決方案，總結出以下五條節電理論：（1）.對常年不停連續工作的抽油機,降低配套動力是節能的關鍵。（2）.達到井下液面動態平衡是抽油機的最佳抽汲參數，大沖程理論有局限性。（3）.按液體滲出理論分析,勤抽才能快滲。對低滲貧油井采用小沖程、小泵徑、合理沖次，對富油井采用大泵徑、中沖程、合理沖次是節能并增產的可行之路。（4）.游梁機的光桿變速運動參數符合液體抽汲理論，無游梁機的光桿勻速運動并不可取。（5）.吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光桿下落的重力功。我在深入觀察的基礎上，全面分析機、電、井，從系146（1）、對常年不停連續工作的抽油機,降低配套動力是節能的關鍵。降低配套動力既減少自身無功損耗,也能減少變壓器配置容量而降低變壓器的無功損耗，提高整個電網運行質量,實現雙重節能作用。降低配套動力是抽油機是否節能的客觀標志！（1）、對常年不停連續工作的抽油機,降低配套動力是節能的關鍵147（2）、達到井下液面動態平衡是抽油機的最佳抽汲參數，大沖程理論有局限性。液面動態平衡，就是讓井筒里保持滲入的油液與抽走的油液大致平衡。

液面過高，說明產能不足；液面過低，會形成空抽。大沖程對低滲油田只會造成空抽！！（2）、達到井下液面動態平衡是抽油機的最佳抽汲參數，大沖程理148（3）、按液體滲出理論分析,勤抽才能快滲。對低滲貧油井采用小沖程、小泵徑、合理沖次，對富油井采用較大泵徑、中沖程、合理沖次是節能并增產的可行之路。

勤抽會在井筒的泵底區域形成低壓區，便于地質層中的油液滲入井筒內。（3）、按液體滲出理論分析,勤抽才能快滲。對低滲貧油井采用小149（4）.游梁機的光桿變速運動參數符合液體抽汲理論，無游梁機的勻速運動并不可取。

（4）.游梁機的光桿變速運動參數符合液體抽汲理論，無游梁機的150首先分析一下活塞泵的工作原理

下沖程時，泵底閥關閉，凡爾球打開，泵筒里的油液經活塞孔流向活塞頂面。

上沖程時，凡爾球關閉，泵底閥打開，井筒里的油液流向泵筒，活塞頂面的油液，隨著不斷提升而流出管口。首先分析一下活塞泵的工作原理下沖程時，泵底閥關151為什么說變速運動符合液體用活塞泵抽汲的理論？據流體通過小孔的理論分析，在下沖程活塞充泵初始階段，活塞充油處于紊流狀態，這時液體阻力較大，下行速度小，阻力損失就小。當活塞充油進入層流狀態后，幾乎就沒有阻力了，這時下行速度可以快了，因為流量與速度成正比，速度快了就充油多。提升時速度快了泄露就少，在上拐點處，多停留就可以保持液頭壓力多出油。光桿變速運動正好能滿足這一工況要求。為什么說變速運動符合液體用活塞泵抽汲的理論？152變速運動符合抽油機換向運動的特性！

游梁機的變速運動符合抽油機一上一下的換向運動特性。在上、下沖程的兩個換向拐點，光桿的運行速度會趨于零，這正好減少了換向時的動量沖擊，能保證平穩換向。無游梁機的勻速運動使泵的充滿度不高，而且頻繁的機械換向會造成換向能耗。

變速運動符合抽油機換向運動的特性！153（5）.吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光桿下落的重力功。

吊重平衡的配重是垂直運動，直線上、下運動是100%的積蓄位能和釋放位能，節約動力。（5）.吊重平衡方式比曲柄平衡方式更能回收利用光桿下落的重力154綜上所述，采油工程節能降耗的根本技術出路在于：

第一、提高抽油機本身的機械效率是實現節能的唯一正確技術路線。第二、實現“動態跟蹤平衡”是提高抽油機機械效率的唯一正確解決方案。第三、在選型與使用方面，動力與抽油機的匹