潜油螺杆泵作为油气田常见人工举升方式,具有维护方便,流量恒定,高效节能等优点。与传统的采油设备相比,螺杆泵作为一种无杆采油设备,特别适合于高温高压、高含砂、含气、高粘度斜井水平井的采油作业。螺杆泵主要由定子与转子构成。转子的材质通常为优质碳素结构钢,而丁腈橡胶（NBR）由于其自身具有良好的粘弹性、耐油性、耐磨性,常被用来作为定子材料。在实际采油工况条件恶劣,原油本身混杂的砂、气、腐蚀性介质等,破坏螺杆泵定子橡胶增塑体系及补强体系、并出现撕裂,脱胶等现象,使得橡胶磨损性能下降,进而影响到螺杆泵的整体使用寿命。本文以提高螺杆泵定子橡胶使用性能及延长螺杆泵使用寿命为目的,建立不同配合体系对丁腈基定子橡胶材料本征性能影响关系、利用分子动力学模拟（MD）计算补强剂含量及不同压力下丁腈橡胶玻璃化转变温度（T_g）的变化规律和设计摩擦学性能测试试验模拟方案。通过对含不同补强体系和增塑体系的NBR正交优化性能对比分析,确定了最优的配方设计。运用试验测试并结合多种现代表征方法,对比研究了液体丁腈橡胶（LNBR）/CBN330/CBN550/沉淀法白炭黑（SiO₂·nH₂O）改性丁腈橡胶的本征性能及对摩擦磨损性能的影响,分析讨论了橡胶-钢配副在干摩擦及不同介质条件下的磨损机理。本文对比不同补强体系和增塑体系对NBR本征性能的研究表明炭黑粒径减小加深了胶料硫化程度,胶料的交联密度得以提高,改善了其耐介质溶胀性,耐热性得到提高,同时缩短了正硫化时间。当白炭黑用量相同时,含有小粒径炭黑胶料的力学性能得到了提升。炭黑粒径减小使得其可与橡胶分子链实现分子水平的结合,体积模量得到了提高,具有更加优异的补强效果;随着胶料增塑剂用量的增加,胶料的交联程度呈现下降趋势,但添加LNBR胶料交联密度的下降幅度要小于含邻苯二甲酸酯（DOP）胶料。随着增塑剂用量的增加,不同增塑体系的力学性能,如定伸应力、断裂强度等均呈现先上升后下降的走势,这说明胶料体系中的增塑剂用量有其最大值,当其用量超过最佳用量时,材料的力学性能将会受到全面影响。通过建立无补强硫化丁腈橡胶与二氧化硅补强丁腈橡胶的无定型分子模型计算不同补强体系对丁腈橡胶T_g的影响,计算结果表明加入二氧化硅补强剂后,丁腈橡胶的T_g得到了提升,通过计算丁腈硫化胶分子链的均方根位移发现,当加入二氧化硅补强剂后,丁腈橡胶分子链由于受到其表面范德华力的吸附作用,分子链自身运动活性降低,无补强丁腈橡胶先达到玻璃态。随着补强剂质量分数的提升,丁腈橡胶分子链锻受到了更多来自于补强体系表面范德华力的吸附作用,分子链运动活性降低,因此丁腈橡胶的T_g随着补强体系质量分数的增加而逐渐升高。对不同压力下丁腈硫化胶分子体系自由体积的模拟计算结果表明,随着压力的增加,丁腈硫化胶体系逐渐被压缩,分子体系内部的自由体积逐渐减少,从而降低了丁腈橡胶分子链的运动空间,分子链活性降低,因此其T_g随着压力的增加逐渐上升。对不同补强体系和增塑体系的性能配方正交优化试验,对T_g、抗拉强度和耐溶胀体积变化率性能进行分析相比得出两种优化含量配比,通过进一步摩擦磨损试验得出最佳组合配方的丁腈基定子橡胶。对最佳配方胶料进行在含砂、浓度为3.5%的KCl溶液介质中磨损验证试验结果发现摩擦系数随着载荷的增加而降低,而磨损量呈现相反的趋势,并且其变化程度均高于在含砂蒸馏水介质中,磨损机理为自由磨粒作用下的湿磨粒磨损以及滑动侵蚀,K⁺使得其表层及亚表层分子链更容易断裂,进而生成了分子量和分散性都低的产物和小分子单体以及新的支联网状结构。