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目前世界大多數(shù)國(guó)家都處在能源結(jié)構(gòu)持續(xù)調(diào)整和轉(zhuǎn)型改革過(guò)程中，綠色低碳是發(fā)展大趨勢(shì)，石油和天然氣公司在油氣勘探和生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新。在過(guò)去的十年中，隨著電機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，永磁電機(jī)已證明有助于簡(jiǎn)化生產(chǎn)操作，提高生產(chǎn)效率并顯著節(jié)省能源。

傳統(tǒng)的螺桿泵驅(qū)動(dòng)頭由感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，該電機(jī)以高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，并具有兩個(gè)主要部件——定子和轉(zhuǎn)子。定子是一個(gè)外部的、不動(dòng)的腔室，它通過(guò)交流電產(chǎn)生磁力，“誘導(dǎo)”轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。定子呈圓柱形，由一圈電磁鐵、開(kāi)槽鋼和鐵層組成。銅線纏繞在圓柱體內(nèi)部，形成磁極。轉(zhuǎn)子由一組圍繞圓柱布置的電磁鐵組成，由于定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)而旋轉(zhuǎn)。這些電機(jī)通常與皮帶和滑輪傳動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合，傳輸效率低下，會(huì)造成巨大的能量損失，導(dǎo)致電能的浪費(fèi)。

永磁電機(jī)是基于產(chǎn)生連續(xù)磁場(chǎng)的稀土永磁體制造，稀土礦物包括 17 種具有不同尋常的熒光、導(dǎo)電和磁性的金屬元素，通過(guò)與鐵等更常見(jiàn)的金屬合金少量混合產(chǎn)生永磁作用。其中釹 (Nd) 是這些稀土元素之一，是眾所周知的市場(chǎng)上最強(qiáng)的永磁體之一，并已被用于便攜式電子產(chǎn)品、混合動(dòng)力汽車、揚(yáng)聲器系統(tǒng)和風(fēng)力渦輪電機(jī)。由于其磁性，釹已被納入電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中，以提高運(yùn)行時(shí)的能量和傳輸效率。該電機(jī)設(shè)計(jì)同樣包括轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子可以是一個(gè)實(shí)心件，其特點(diǎn)是在轉(zhuǎn)子表面包裹著一小部分永久磁化的釹，從而無(wú)需大量電流以在轉(zhuǎn)子和定子之間產(chǎn)生磁場(chǎng)。由于轉(zhuǎn)子中的磁性材料更強(qiáng)，因此消除了打滑現(xiàn)象，使傳動(dòng)效率達(dá)到94%以上，而且設(shè)備更安全，在其整個(gè)使用壽命期間具有更低的噪音和更少的碳產(chǎn)生。

基于功率因數(shù)、效率、電流等參數(shù)對(duì)永磁電機(jī)的性能評(píng)估表明，在負(fù)載百分比曲線上永磁電機(jī)明顯大于感應(yīng)電機(jī)，當(dāng)以較低的速度運(yùn)行時(shí)，感應(yīng)電機(jī)需要雙倍的運(yùn)行速度才能達(dá)到永磁電機(jī)的效率； 感應(yīng)電機(jī)需要更高的電流，從而導(dǎo)致能耗增加。從應(yīng)用的角度來(lái)看，與感應(yīng)電機(jī)相比，永磁電機(jī)具有以下優(yōu)勢(shì)：對(duì)于低速應(yīng)用，例如后期的稠油井，永磁電機(jī)可以以低至 10 rpm 的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，并具有恒定的額定扭矩輸出，但感應(yīng)電機(jī)無(wú)法在不影響輸出扭矩的情況下以低轉(zhuǎn)速運(yùn)行。此外，重負(fù)載的感應(yīng)電機(jī)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)明顯的皮帶磨損和傳動(dòng)效率損失，因?yàn)樵谥刎?fù)載期間滑移率最高，從而導(dǎo)致額外的維護(hù)和停機(jī)時(shí)間。對(duì)于低產(chǎn)量井，永磁電機(jī)可以以超低轉(zhuǎn)速連續(xù)運(yùn)行，這消除了對(duì)生產(chǎn)周期和非生產(chǎn)時(shí)間段的需求，避免了高啟動(dòng)功耗。通過(guò)減少皮帶、滑輪和齒輪等運(yùn)動(dòng)組件，消除了這些部件故障的可能性及其相關(guān)的停機(jī)維修時(shí)間，而且永磁電機(jī)噪音更低。

使用永磁電機(jī)的人工舉升系統(tǒng)在羅馬尼亞的南部和中部的油井應(yīng)用，原油產(chǎn)量80 m3/d-150 m3/d，在能源消耗方面，三口井的能耗降低了 4% 到 10%，噪音水平測(cè)量顯示噪音從 73.20 dB 降低到 39.85 dB，降低了 45%。另外與傳統(tǒng)螺桿泵頻繁更換皮帶的需求相比，永磁電機(jī)不需要皮帶或相關(guān)維護(hù)保養(yǎng)來(lái)?yè)Q油（3 升）和相關(guān)的年度人工（2 小時(shí)），年平均節(jié)省維護(hù)量超過(guò)70%。2021年南美洲兩家主要油田運(yùn)營(yíng)商采購(gòu)了 150 多臺(tái)永磁電機(jī)，各大石油公司也正在積極引進(jìn)推廣該項(xiàng)技術(shù)。