1.背景技术

目前，抽油机是石油开采的主要地面设备，是使用最早、最普遍的抽油机，其工作原理是电动机通过皮带轮和减速箱减速后，由一个曲柄摇杆机构将减速箱输出轴的旋转运动转换为游梁驴头的往复运动，从而带动抽油杠杆作上下往复的直线运动，再通过抽油杠杆将这个运动传递给井下的抽油泵的柱塞，使之工作抽油。

尽管抽油机技术经过长期发展，研制出了大载荷、长冲程、低冲次节能抽油机，开展了变频调速电动机、电磁调速电机、永磁同步电机等各种节能电机的试验应用，但是抽油杠杆在上止点和下止点之间的运行姿态同样影响抽油机的载荷和冲程，目前对抽油机的运行姿态调整方式大多为人工经验所做的处理，且调整方式唯一，无法通过对比多种调整方式的冲程和载荷来对抽油机运行姿态进行优化。

2.主要内容

确定抽油泵柱塞在上止点与下止点之间的单程距离，获取抽油杠杆在上止点至下止点之间的转动角度，并将抽油杠杆的转动范围划分为上止点临界段、中间变频段和下止点临界段，根据抽油杠杆在上止点至下止点之间的转动角度，初步确定抽油杠杆在上止点临界段、中间变频段以及下止点临界段的转动角度，获取抽油杠杆在上止点临界段、中间变频段以及下止点临界段受到的冲击力；

多次更改电机转速进行试验操作，且在每次试验操作时保证抽油杠杆在上止点临界段和下止点临界段的角度变化率不变；

计算抽油杠杆在上止点临界段、下止点临界段以及中间变频段的角度变化率，建立上止点临界段和下止点临界段的角度变化率与冲击力之间的上下止点函数关系式，建立中间变频段的角度变化率与冲击力之间的中间函数关系式，统计每次电机试验操作的上止点与下止点的单程移动的电机转速，建立电机转速与中间变频段、上止点临界段和下止点临界段的角度变化率之间的匹配关系式；

以抽油杠杆的冲击载荷阈值为基准，根据上下止点函数关系式确定上止点临界段和下止点临界段的角度变化率，并依据匹配关系式匹配上止点临界段和下止点临界段的第一电机转速，根据中间函数关系式确定中间变频段的角度变化率，并依据匹配关系式匹配中间变频段的第二电机转速；

建立电机转速‑时间曲线，标记上止点临界段和下止点临界段的第一电机转速以及中间变频段的第二电机转速，对电机转速‑时间曲线积分处理以优化调整抽油泵柱塞在上止点与下止点的运行姿态变化。

抽油杠杆在上止点和下止点之间的转动角度为（‑a°，a°），初步划分抽油杠杆在下止点临界段对应的转动角度为（‑a°，‑b°），抽油杠杆在上止点临界段对应的转动角度为（b°，a°），抽油杠杆在中间变频段对应的转动角度为（‑b°，b°）。

3.创新点

通过有限次的模拟实验对抽油机进行匀速运行试验，并划分抽油机在上止点和下止点之间的工作时段，确定电机在下止点临界段、下止点临界段和中间变频段的最大转动速度，从而根据最大转动速度的差别调控抽油机电机的运行姿态，通过拆分转动角度变化率、冲击力以及电机转速之间的三相关系，从而试验电机转速在上止点和下止点的运行姿态变化的实现方式简单，通过对上止点至下止点的抽油运行姿态的多种优化方式，减小对抽油杠杆的冲击载荷，降低冲程损失，延长抽油杠杆的使用寿命。