本文所研究的高效调压分层注水系统是根据目前国内许多油田进入开发后期注水系统中出现的高压低渗透性注水井提出的新型的单井增压分层注水方案。在原有注水管网压力的基础上，通过井下单螺杆增压泵和单螺杆马达，分别将注水管网的压力升高和降低一个压差，从而同时实现两个不同压力要求的注水层的配注。用单螺杆马达驱动单螺杆泵进行单井增压分层注水是借鉴液力驱动单螺杆泵采油系统和单螺杆钻具的用螺杆马达的原理将单螺杆式水力机械用于分层注水系统的创新应用。该系统的意义在于不需要对原有注水管网做改动，不需要额外的动力源，只是用单螺杆泵与单螺杆马达将原有注水管网的能量进行重新分配即可得到一高一低两股压力水源，分别注入高压和低压注水层。对于一些区块的边缘高压注水井，特别是偏远地区的注水井，实现起来比较方便。其次，在井下安装整个机组省去了设备的防盗工作，并且不需要占用地面空间，机组运行不会对附近的环境产生地面污染和噪声影响。以5-1/2in注水井的尺寸为限制，从布置方案设计到单螺杆泵与单螺杆马达结构参数与动力参数的分析计算，系统分析了整个井下机组的设计过程，最终得出了单螺杆马达驱动单螺杆泵井下增压分层注水系统的转矩协调方程、流量协调方程和能量守恒方程。这三个协调方程以及本文总结出的单螺杆泵与单螺杆马达的设计方法是高效调压分层注水系统井下机组结构设计与动力匹配设计的基础和依据。对高效调压分层注水系统的分析研究证明了该系统具有较宽的增压范围和流量范围，但是，在设计单螺杆泵与单螺杆马达的结构参数时必须要满足系统的协调方程。增加压力和流量调节装置还可以使系统在注水井的吸水状况发生变化时具有更好的适用性。