技术详细介绍
一、 前言：
石油的采集和传输构成了石油的一个系统，我国有20万口油井，且每年以5-10%的速度在增加加密井，采油井多数处在晚期，井下储油日趋减少，需加溶剂注水，以求溶出储存在岩石缝隙中的石油化石。
我国采油系统的效率较之国外先进国家低很多，国外先进工业发达国家的采油系统效率约在40%左右，而我国只在30%左右，约低10个百分点。
采油系统粗略说由两部分组成：一为抽油机系统，二为输油系统。
二、 抽油机系统的结构及损耗分析：
1. 电动机----皮带轮----齿轮减速箱（1:50-1:100）----驴头----抽油杆----活塞缸
2. 各项损耗中----电动机自身10%----皮带轮3%----齿轮箱4%----驴头3%----抽油光杆及活塞的损耗最大。抽油杆是由6米长的光杆用接箍联接而成，它在油缸内壁与活塞构成静摩擦，一般井深都在1500-4000米，12吨抽油机驴头对光杆的12吨拉力，由于活塞给缸的内壁静摩擦造成的静摩擦力而使光杆的拉伸长度都在10公分上下，就像弹簧一样在抽油中屈伸拉长与收缩，构成“震动”摩擦负载，由三相电参测试仪实测，给出了动载曲线中增添了许多“毛刺”，如图2。这些“震动”损耗如果使抽油杆降低提拉运动速度，电机由6极降为8极转速，则电流实测的波形就可几乎使“毛刺”丧失殆尽，其系统总效率提高10-20%。此项受益虽然不尽为减小静摩擦而得，但从理论分析减慢活塞滑动速度，则滑动损耗就下降(6/8)2≈50%，即损耗小一半这是定论无疑。由此可得一结论，抽油杆抽油是滑动摩擦，减慢速度可以有效降低“震动”损耗。怎样降低速度呢？回答是降低速度要适度，不可过大，用近极比调速，如：6/8P，8/10P，10/12P……既可降低“震动”损耗又可少影响抽油量，恰能满足生产需要！这正合所求！但是近极比6/8P，8/10P，10/12P……调速多年来一直不得其解。“三相电源与由其衍生出的相控电源相融合”的新电机设计方法解决了近极比调速的难题，不用变频器，不用UHS超高转差电机，不用双绕组，不用SRM开关磁阻电机，也能解决近极比调速的难题，使异步电机的设计又向前迈进了一步，使高低压电机的有级近极比调速向前跨出了新的一步！工业节电有了突破！
总合传动系统损耗约13.5%，加电机内部自身损耗约23.5%，则电机的效率不足74%，这是保守的估计。
至于传动系统损耗则因输油管道建造之时要考虑留有余量，管道截面都偏大许多，因此都留出调解截面的阀门挡板，因此徒增沿途损耗。
三、 实现油田设施节能改造的着眼点：油田抽油机负载特性
1. 静载特性，如图1
2. 动载特性（实测），如图2
四、 节能潜力在哪里？
1. 油田对抽油机的功能需求
a) 节能：希望能降低损耗以实现节能。
b) 调参：希望能实现按井下供液量的变化而做到调整每分钟的冲次，油液多时用高冲次，油液供应不足时适当降低每分钟冲次。
c) 减少各项震动损耗
d) 加强飞轮调平衡，尽量降“负功率区”，减少对电网电能的“吞吐”！
2. 节能措施：
a) 对抽油机的拖动电动机做向下调速，即适度降低电机转速，做近极比调速，降低电机同步速，6P变6/8P，8P变8/10P，10P变10/12P，12P变12/14P或12/16P。
转速降慢则抽油光杆的每分钟冲次相应下降。上述各项损耗，包括整个传动的齿轮、皮带、驴头损耗、滑动摩擦都是与滑动速度的平方成正比的。
当电机6P1000rpm变为8P 750rpm时，则上述各项损耗将减少50%，这是不小的收益，此时动载的波形图如图3，“毛刺”的幅值大为“消减”，损耗减少。齿轮箱的损耗将由4%减为2%，抽油杆与油缸内壁摩擦损耗相应减半。
b) 降低电源电压：这样当供液不足负载力矩下降时，降低电源电压则电机输出的电磁力矩随电压的平方减少。就可使“震动载荷”加速度力减小。这里要强调：抽油机负载是一种极特殊负载，是变速负载，是时变的，不是匀速的，有特有高出额定负载4倍的堵转力矩！减小同步速从根本上降低了滑动摩擦！（须知在1000-4000米深的井中光杆的拉伸长度在10厘米以上，象弹簧的屈伸一样，会带来光杆接箍与缸内壁的摩擦损耗加大很多，尽管钻井时虽能做到井深的不垂直度只在1度以内，接箍也磨下去一大块）
3 根除油田抽油机“大马拉小车”痼疾的方法：实现采油提高系统效率的关键全在对拖动电机的新设计！应用“三相电源与由其衍生出的相控电源相融合”的全新设计方法，首先解决用单绕组变成近极比的双速，再把现存多年的“大马”一分为二，变成适合的“马”，使与小负载匹配得当，则可实现原单速变为4速，节省了电力。此方法为当今电机领域所未见，应申请国内外专利，打向国内外市场，是极富前途的。
4. 双速和多速油田电机及无级调速油田电机列表如下
使用双速电机可以不变原配机型，一般都可1变为4速，因为国内外油田都在半载下运行，1变4速是完全可行的！无级调速需要 * 改变转子槽形与定子无级调速，工艺上麻烦些，但比开关磁阻电机好。
石油的采集和传输构成了石油的一个系统，我国有20万口油井，且每年以5-10%的速度在增加加密井，采油井多数处在晚期，井下储油日趋减少，需加溶剂注水，以求溶出储存在岩石缝隙中的石油化石。
我国采油系统的效率较之国外先进国家低很多，国外先进工业发达国家的采油系统效率约在40%左右，而我国只在30%左右，约低10个百分点。
采油系统粗略说由两部分组成：一为抽油机系统，二为输油系统。
二、 抽油机系统的结构及损耗分析：
1. 电动机----皮带轮----齿轮减速箱（1:50-1:100）----驴头----抽油杆----活塞缸
2. 各项损耗中----电动机自身10%----皮带轮3%----齿轮箱4%----驴头3%----抽油光杆及活塞的损耗最大。抽油杆是由6米长的光杆用接箍联接而成，它在油缸内壁与活塞构成静摩擦，一般井深都在1500-4000米，12吨抽油机驴头对光杆的12吨拉力，由于活塞给缸的内壁静摩擦造成的静摩擦力而使光杆的拉伸长度都在10公分上下，就像弹簧一样在抽油中屈伸拉长与收缩，构成“震动”摩擦负载，由三相电参测试仪实测，给出了动载曲线中增添了许多“毛刺”，如图2。这些“震动”损耗如果使抽油杆降低提拉运动速度，电机由6极降为8极转速，则电流实测的波形就可几乎使“毛刺”丧失殆尽，其系统总效率提高10-20%。此项受益虽然不尽为减小静摩擦而得，但从理论分析减慢活塞滑动速度，则滑动损耗就下降(6/8)2≈50%，即损耗小一半这是定论无疑。由此可得一结论，抽油杆抽油是滑动摩擦，减慢速度可以有效降低“震动”损耗。怎样降低速度呢？回答是降低速度要适度，不可过大，用近极比调速，如：6/8P，8/10P，10/12P……既可降低“震动”损耗又可少影响抽油量，恰能满足生产需要！这正合所求！但是近极比6/8P，8/10P，10/12P……调速多年来一直不得其解。“三相电源与由其衍生出的相控电源相融合”的新电机设计方法解决了近极比调速的难题，不用变频器，不用UHS超高转差电机，不用双绕组，不用SRM开关磁阻电机，也能解决近极比调速的难题，使异步电机的设计又向前迈进了一步，使高低压电机的有级近极比调速向前跨出了新的一步！工业节电有了突破！
总合传动系统损耗约13.5%，加电机内部自身损耗约23.5%，则电机的效率不足74%，这是保守的估计。
至于传动系统损耗则因输油管道建造之时要考虑留有余量，管道截面都偏大许多，因此都留出调解截面的阀门挡板，因此徒增沿途损耗。
三、 实现油田设施节能改造的着眼点：油田抽油机负载特性
1. 静载特性，如图1
2. 动载特性（实测），如图2
图1 图2
a) 有负力矩负功率：是向电网回馈功率，将吸收电网多余功率“吐出”（调平衡不准）
b) 有“毛刺”力矩或电流：是抽油光杆提拉抽油时，光杆接箍的连接法兰盘与油缸内壁静摩擦的阻力矩被油田界称做震动负载。（毛刺个数在20个左右）。抽油机工作在 *的固有效率特性区，效率低，所以 ** 是“大马拉小车”根治措施是调速成多速，提高效率，使电机工作在较高效率的人为特性区而脱离固有效率特性的低区。四、 节能潜力在哪里？
1. 油田对抽油机的功能需求
a) 节能：希望能降低损耗以实现节能。
b) 调参：希望能实现按井下供液量的变化而做到调整每分钟的冲次，油液多时用高冲次，油液供应不足时适当降低每分钟冲次。
c) 减少各项震动损耗
d) 加强飞轮调平衡，尽量降“负功率区”，减少对电网电能的“吞吐”！
2. 节能措施：
a) 对抽油机的拖动电动机做向下调速，即适度降低电机转速，做近极比调速，降低电机同步速，6P变6/8P，8P变8/10P，10P变10/12P，12P变12/14P或12/16P。
转速降慢则抽油光杆的每分钟冲次相应下降。上述各项损耗，包括整个传动的齿轮、皮带、驴头损耗、滑动摩擦都是与滑动速度的平方成正比的。
当电机6P1000rpm变为8P 750rpm时，则上述各项损耗将减少50%，这是不小的收益，此时动载的波形图如图3，“毛刺”的幅值大为“消减”，损耗减少。齿轮箱的损耗将由4%减为2%，抽油杆与油缸内壁摩擦损耗相应减半。
图3
需要说明：转速调低时抽液量必减少这是一方面，如果油缸活塞能加大，慢速与大抽量配合，将会提高效率很多，在新井开采下泵时可以考虑，用此方法另一方面转速调低的前提条件是井下供液量不足，液面下降此时理应由快抽调为慢抽，否则缸内油液抽干会使油缸报废，减速是必须要做的，这样说来减慢是必不可少的措施，在国外的措施是：当供液减少时停机，待供液恢复时再启动合闸，此法在国内行不通。b) 降低电源电压：这样当供液不足负载力矩下降时，降低电源电压则电机输出的电磁力矩随电压的平方减少。就可使“震动载荷”加速度力减小。这里要强调：抽油机负载是一种极特殊负载，是变速负载，是时变的，不是匀速的，有特有高出额定负载4倍的堵转力矩！减小同步速从根本上降低了滑动摩擦！（须知在1000-4000米深的井中光杆的拉伸长度在10厘米以上，象弹簧的屈伸一样，会带来光杆接箍与缸内壁的摩擦损耗加大很多，尽管钻井时虽能做到井深的不垂直度只在1度以内，接箍也磨下去一大块）
3 根除油田抽油机“大马拉小车”痼疾的方法：实现采油提高系统效率的关键全在对拖动电机的新设计！应用“三相电源与由其衍生出的相控电源相融合”的全新设计方法，首先解决用单绕组变成近极比的双速，再把现存多年的“大马”一分为二，变成适合的“马”，使与小负载匹配得当，则可实现原单速变为4速，节省了电力。此方法为当今电机领域所未见，应申请国内外专利，打向国内外市场，是极富前途的。
4. 双速和多速油田电机及无级调速油田电机列表如下
| 双速电机 | 4/6P | 6/8P | 8/10P | 10/12P | 12/14P | 14/16P | …… |
| 四速电机 | 4/6/8/10P | 6/8/10/12P | 8/10/12/14P | 10/12/14/16P | 12/14/16/18P | …… | |
| 多速电机 | 5-10速 | 5-10速 | 5-10速 | 5-10速 | 5-10速 | ||
| 无级调速 | 1：2 | 1：2 | 1：2 | 1：2 | 1：2 | ||
总结以上节能的措施有二：一降低同步速电机以原单速电机材料做近极比调速，1变2个速，1变4个速；二是适度减小电压以降低震动载荷，这两项措施总共可降低约10个百分点，从根本解决困惑油田多年不得解决的“大马拉小车”的痼疾。此项“三相电源与由其衍生出的相控电源相融合”的新技术，不独适用于国内50Hz电机，还同样适用于国外60Hz电机。