游梁式抽油机由于其安全可靠、结实耐用、适应面广等优异的特点,从其诞生以来一直是最主要的机械采油生产方式。但是,游梁式抽油机在匀速驱动时,由于其固有结构特点,导致悬点和减速箱都要承受剧烈的周期性交变载荷的冲击。为实现减载降耗的目的,国内外各油田进行了动态变速优化驱动抽油机技术的研究。但变速优化运行技术的理论模型还不完善、节能机理亦不清晰,应用中还存在一些不利影响,如:减速箱的超载,抽油机时常无法启动,这是其没有推广的原因之一。因此有必要进行变速优化运行的控制策略和节能机理的研究。通过对抽油机四连杆机构进行运动学和动力学分析,建立了抽油机运动学模型和悬点载荷的计算模型。在应用曲柄平衡技术提高游梁式抽油机的运行可靠性和节能性的同时,研究曲柄和平衡块在变速过程中所产生的惯性力对抽油机受力的影响。对抽油机变速运行节能机理的研究中,怎样有效地利用变速运转过程中曲柄及平衡块所产生的惯性力是研究的重点。以抽油机系统节电率为优化目标,以电动机、减速箱和杆柱不超载为约束条件,通过理论与试验相结合的方式确定变速运行曲线,提出了一套变速优化运行的策略和预测计算方法,并编制一套抽油机井系统变速优化运行设计程序。变速优化运行控制技术在大庆油田进行了小范围的应用,根据测试的10口油井的运行数据分析表明:执行措施后的平均综合节电率为15.84%,减速箱峰值扭矩平均降低率为16.04%,系统效率平均提高2.88个百分点。