我国油田风资源丰富,合理地利用风资源可实现油田节能。在分析了油田风能利用现状后,找出了目前采用风力发电供能模式存在的一些问题,并针对这些问题,提出了全新的风能利用方法通过风机液压传动技术与机械-液压混合动力技术的有机结合,可以实现高效利用风能和节约电能。依据系统结构建立了数学模型,并通过Matlab/Simulink仿真软件与Amesim仿真软件建立了系统的整体仿真模型;提出了该系统的参数设计方法;通过联合仿真研究,对比不同参数组合下的系统效率和节能特性,提出系统在压力区间10~15 MPa内工作时,风机-泵系统与机械-液压混合动力系统可同时达到最佳效率,节电率最大达到62%。

针对游梁式抽油机冲程小、耗能大、运动性能差的缺陷,以及无游梁式抽油机普遍存在的可靠性不高、传动不平稳的问题,提出了一种通过机械特性实现纯机械无切换式换向的长冲程抽油机换向装置设计方案。通过逆平行四边形机构和齿轮并联输入2K-H行星轮系,在并联齿轮特定传动比下实现装置换向。新型换向装置避免了电机和链条换向的可靠性问题以及非圆齿轮换向的振动问题;相对于曲柄摇杆换向,在传动效率上有所提升。对换向装置进行了运动分析,并通过多参数运算仿真对比,分析了各参数对装置运动性能的影响。结果表明,新型换向装置的下冲程时间相比上冲程较短,有助于提高生产效率;可根据实际工作需求调节机构参数,以适应工况要求,在实际应用时有更高的设计兼容性;可实现高效可靠的换向工作,在塔架抽油机未来发展中有广泛的应用前景。

针对常规游梁式抽油机不易实现低冲次的运动特性,分析了一种齿轮导杆式抽油机用换向机构。该换向机构主要由长杆不完整齿轮、齿条移动框、滚筒等构成。介绍了齿轮导杆式抽油机换向机构及其原理,建立了换向机构的力学模型;根据接触冲击算法,利用SolidWorks和Adams对换向机构进行了联合动力学仿真。结果表明,该换向机构在上冲程速度平缓,在下冲程存在加速度突增;对比该抽油机在3种不同冲次下的加速度仿真曲线,该抽油机满足低产井的生产要求;对比常规式和齿轮导杆式抽油机的加速度理论曲线,该抽油机上冲程的悬点加速度均小于常规抽油机,运动特性更优,更适用于低产井的采油作业;冲次变化对部件接触力影响较大。研究为后续换向机构强度计算提供了数据支撑。

针对一种无游梁式抽油机用椭圆齿轮行星轮系换向机构输出摆角小、不能满足长冲程需求的问题,分析了该机构输出摆角大小的影响因素,将结果以图形面积表现在一对非圆齿轮副的传动比曲线中。根据分析结果,构造了满足应用需求的非圆齿轮副传动比曲线,求解非圆齿轮的节曲线方程,建立该机构的三维模型并进行运动仿真,得到输出摆角和输出角速度幅值曲线。分析结果表明,与原来的椭圆齿轮行星轮系换向机构相比,该机构增大了输出轴的摆角,从而可以增大抽油机的冲程。

主要探讨常规游梁式抽油机出现非平衡状态后的调节。首先分析了抽油机平衡的机理,阐述了平衡的判别方法,如电流法、功率法以及扭矩法,再根据功率法来进行自动平衡装置的设计。该装置主要包括机械系统和电气控制系统,共同作用下能实现对抽油机平衡的调节,保障其运行的稳定。

介绍了目前大多抽油机厂家关于抽油机三条腿结构支架的制造方法,并指出了抽油机三条腿结构支架制作方法上存在的缺陷和不足。对支架结构进行了优化改进,并研制了新型抽油机三条腿结构支架气动组对工装,开展了配套工艺的设计。应用实践表明：通过结构优化改进,利用抽油机三条腿结构支架气动组对工装,采用新工艺制作的支架,可以保证支架的精度,实现同型号支架可以互换,提高了生产效率,减轻了工人的劳动强度。

针对游梁式抽油机能耗大、冲程短、运动性能差的缺陷，以及在无游梁抽油机中电机换向和链条换向所存在的可靠度不高等问题，提出了一种新型机械换向长冲程抽油机设计方案，通过由两组差速器组成的“换向减速器”来实现纯机械换向，避免了电机换向和链条换向存在的问题。同时，对该抽油机进行了性能分析，可达到节能减耗的目的。

传统的石油开采设备已不能满足油田后期开采工艺需求应用液压系统本身具有的刚度大、功率质量比大代替传统游梁式抽油机提高节能效果为此研发了液压能量回收技术的液压抽油机.液压能量回收系统是一种新型的节能液压系统它能够回收惯性负载的制动动能和重力势能有着广阔的应用前景.设计新型节能液压抽油机具有势能负载的液压能量回收系统其中利用液压马达、液压泵和蓄能器结合进行回收负载的重力势能.计算和结果分析表明该系统具有显著的节能效果这对实际应用有很大的指导意义.

抽油机刹车系统是作业及维护、保养、检修工作时,确保员工人身安全的重要安全制动装置。目前,刹车系统存在较大安全隐患。文章研究了抽油机刹车安全制动系统的分类及工作原理,分析了存在的安全隐患,提出了采用抽油机液压刹车制动装置。该技术解决了抽油机传统刹车装置存在的问题,提高了刹车系统安全制动性能。

抽油机刹车系统是作业及维护、保养、检修工作时确保员工人身安全的重要安全制动装置。目前刹车系统存在较大安全隐患。研究了抽油机刹车安全制动系统的分类及工作原理分析了存在的安全隐患提出采用抽油机液压刹车制动保险销装置。应用效果表明新设计提高了刹车系统安全制动性能。该技术解决了抽油机传统刹车装置存在的问题并获得了国家专利。