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目前世界大多數(shù)國家都處在能源結構持續(xù)調(diào)整和轉型改革過程中，綠色低碳是發(fā)展大趨勢，石油和天然氣公司在油氣勘探和生產(chǎn)技術領域不斷創(chuàng)新。在過去的十年中，隨著電機技術的進步，永磁電機已證明有助于簡化生產(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)動頭由感應電機驅(qū)動，該電機以高轉速運行，并具有兩個主要部件——定子和轉子。定子是一個外部的、不動的腔室，它通過交流電產(chǎn)生磁力，“誘導”轉子旋轉。定子呈圓柱形，由一圈電磁鐵、開槽鋼和鐵層組成。銅線纏繞在圓柱體內(nèi)部，形成磁極。轉子由一組圍繞圓柱布置的電磁鐵組成，由于定子產(chǎn)生的磁場而旋轉。這些電機通常與皮帶和滑輪傳動系統(tǒng)相結合，傳輸效率低下，會造成巨大的能量損失，導致電能的浪費。

永磁電機是基于產(chǎn)生連續(xù)磁場的稀土永磁體制造，稀土礦物包括 17 種具有不同尋常的熒光、導電和磁性的金屬元素，通過與鐵等更常見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，是眾所周知的市場上最強的永磁體之一，并已被用于便攜式電子產(chǎn)品、混合動力汽車、揚聲器系統(tǒng)和風力渦輪電機。由于其磁性，釹已被納入電動機設計中，以提高運行時的能量和傳輸效率。該電機設計同樣包括轉子和定子，轉子可以是一個實心件，其特點是在轉子表面包裹著一小部分永久磁化的釹，從而無需大量電流以在轉子和定子之間產(chǎn)生磁場。由于轉子中的磁性材料更強，因此消除了打滑現(xiàn)象，使傳動效率達到94%以上，而且設備更安全，在其整個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)對永磁電機的性能評估表明，在負載百分比曲線上永磁電機明顯大于感應電機，當以較低的速度運行時，感應電機需要雙倍的運行速度才能達到永磁電機的效率； 感應電機需要更高的電流，從而導致能耗增加。從應用的角度來看，與感應電機相比，永磁電機具有以下優(yōu)勢：對于低速應用，例如后期的稠油井，永磁電機可以以低至 10 rpm 的轉速運行，并具有恒定的額定扭矩輸出，但感應電機無法在不影響輸出扭矩的情況下以低轉速運行。此外，重負載的感應電機系統(tǒng)會出現(xiàn)明顯的皮帶磨損和傳動效率損失，因為在重負載期間滑移率最高，從而導致額外的維護和停機時間。對于低產(chǎn)量井，永磁電機可以以超低轉速連續(xù)運行，這消除了對生產(chǎn)周期和非生產(chǎn)時間段的需求，避免了高啟動功耗。通過減少皮帶、滑輪和齒輪等運動組件，消除了這些部件故障的可能性及其相關的停機維修時間，而且永磁電機噪音更低。

使用永磁電機的人工舉升系統(tǒng)在羅馬尼亞的南部和中部的油井應用，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，永磁電機不需要皮帶或相關維護保養(yǎng)來換油（3 升）和相關的年度人工（2 小時），年平均節(jié)省維護量超過70%。2021年南美洲兩家主要油田運營商采購了 150 多臺永磁電機，各大石油公司也正在積極引進推廣該項技術。