潜油直驱螺杆泵从根本上解决了地面驱动螺杆泵杆断、杆管偏磨等问题，摆脱了电动潜油螺杆泵井下减速装置因井下管径小而受到限制的困扰，目前处于样机现场试验阶段，为加快研制进度并加大推广力度，适应数字化油田建设需要，本文在国内首次对潜油直驱螺杆泵采油系统开展了参数优化与故障诊断研究。本文通过结合螺杆泵水力特性、油井供液能力及供排协调原则等方法优化下泵深度及螺杆泵转速，运用BP神经网络进行故障诊断。主要内容如下：(1)以潜油直驱螺杆泵采油系统为研究对象，结合螺杆泵水力特性、油井供液能力和供排协调原则，运用节点系统分析法建立采油系统优化模型进而确定出合理的下泵深度及螺杆泵转速。(2)通过对比潜油直驱螺杆泵采油系统与地面驱动螺杆泵采油系统的结构特点及工作特性，在地面驱动螺杆泵故障类型的基础上总结出潜油直驱螺杆泵的故障类型，对各故障类型展开故障原因及对应工况参数变化分析并建立潜油直驱螺杆泵故障样本库。(3)运用Matlab软件对潜油直驱螺杆泵故障建立BP神经网络，通过确定网络结构及训练参数，对潜油直驱螺杆泵故障学习样本进行训练和测试样本验证，完成基于BP神经网络的潜油直驱螺杆泵故障诊断。(4)应用Matlab GUI界面完成潜油直驱螺杆泵采油系统生产参数优化与故障诊断软件编制，通过测试样本验证取得了很好地效果，为潜油直驱螺杆泵生产参数优化与故障诊断提供了可靠性的保证。