随着我国石油开采的不断深入,逐渐呈现出高黏度稠油井、深油井的开采现状,导致机械采油难度和成本急剧增加,常规抽油机低效率、高耗能的问题也日益突出。结合我国现阶段提倡节能减耗的新举措,研究新型抽油机对降低我国油田开发成本,推动能源工业发展具有重要意义。近年来,采油新技术不断被研究人员所提出,各种新型抽油机种类也越来越多,但由于油田复杂性、多样性的特点以及抽油机特殊的工况载荷、复杂恶劣的运行环境,导致到目前为止能真正推广投入油田使用的新机型相对较少。因此,有必要对新型抽油机的开发设计和室内型式试验进行研究。本文针对一种滚筒式抽油机的室内型式试验进行了研究,并对该机型的平衡配重系统和抽油机冲程进行了设计与优化。首先,针对新型抽油机在投入油田使用后存在故障率高、整机寿命短、节能效率低等问题,以一种非圆齿轮轮系换向的滚筒式抽油机的样机为研究对象,通过验证整机性能和核心部件的可靠性,提出了一种具有油田示功图类似规律的型式试验方法,为新设计的抽油机室内型式试验提供了新思路。其次,结合滚筒式抽油机的自身结构和运行机理,基于抽油机的滚筒设计了一种仅传递单方向、大扭矩的弹性双爪齿啮式棘轮机构,并提出机械配重与棘轮机构相结合的双平衡配重节能系统,以机械配重作为副配重来平衡抽油杆,以棘轮机构作为主配重的同时,结合液压泵、马达蓄能器技术实现抽油机平衡调整和能量的回收利用。该设计方法和结果为滚筒式抽油机的改型升级和增效节能提供了可行的方案。最后,通过对该抽油机型式试验结果的理论分析,以“长冲程、低冲次”为优化目标,分析了影响抽油机冲程的关键因素和长冲程的必要性,结合非圆齿轮轮系换向系统原理,确定了换向系统的优化方案,分别建立了优化前后的三维模型,通过运动仿真结果对比,验证了设计优化的合理性和可靠性,更好地改善了非圆齿轮轮系换向滚筒式抽油机的整机性能。通过上述理论研究及设计与优化,完善了新型抽油机室内型式试验的理论方法,进一步推动了该抽油机机型进入油田现场试验及后期的大面积推广应用。同时,验证了整机的可靠性,具备了“长冲程、低冲次”的独特优势,为解决复杂油气田开发难度大的问题提供了新方向。