电潜单螺杆泵是一种新型的采油设备，目前国内对此泵尚处于开发试验阶段。开展电潜单螺杆泵油井生产系统优化设计技术研究，对于该种泵的顺利研制与推广、与油井的合理匹配、充分挖掘油井潜能、保证设备长期有效工作以及提高生产管理技术水平都具有重要的理论意义和实际的应用价值。 通过检索查新和调研，明确了电潜单螺杆泵油井生产系统优化设计技术方面的国内外发展现状及趋势，找出了影响其技术发展的关键问题，提出了解决这些问题的研究方案和技术路线。在此基础上，以电潜单螺杆泵油井生产系统作为研究对象，利用系统节点分析法，将整个系统分成了四个子系统，即电潜单螺杆泵井下机组、油层、垂直管流和井口四个子系统。通过对各子系统的分析，基于最优化理论，建立了以各子系统合理匹配、协调工作为前提，以系统效率最高为目标函数，具有多约束条件的优化设计技术。为了建立起符合生产实际情况的优化设计数学模型，并考虑到电潜单螺杆泵油井生产系统与以往其它类型采油装置系统的异同，对各子系统的特点和规律进行分析。尤其对电潜单螺杆泵井下机组子系统开展了两个方面的专门研究工作，即单螺杆泵输送气液两相混合物时的特性实验研究，潜油电机转子摩擦力矩和转动特性研究。通过前者的研究，找到了单螺杆泵分别输送气液两相混合物和输送具有不同粘度的单相介质时的特性变化规律，创立了特性的换算方法，推导出了特性换算系数的相关公式。通过后者的研究，建立了相应的力学模型和计算方法，并设计了专门的计算软件，分析了轴承的摩阻力矩、介质的粘滞阻力矩、转子制造与安装质量等因素对转子转动性能及效率的影响规律，给出了转轴无阻尼振动临界转速的计算方法，推导出了相应的数学模型，为今后单螺杆泵的特性研究、潜油电机的研制和电潜单螺杆泵油井生产系统的优化设计提供了一定的理论依据和技术支持;针对油层子系统分析了原油入井流动特性，给出适合于油-气-水的混合IPR曲线作为计算模型，并总结了井下流体物性参数的计算方法；对于垂直管流子系统，由于受到井下机组子系统中潜油电机自身发热的影响，因此在总结以往垂直管多相流动压降和泵入口压力计算方法的基础上，重点对井筒流体温度场进行了分析，得出了井筒的温度分布，为不同井深位置的温度确定提供了依据。 在优化设计技术和数学模型建立的基础上，最后开发了电潜单螺杆泵油井生产系统优化设计软件。该软件由五个数据库(油井相关参数、单螺杆泵参数、潜油电机参数、电缆参数和减速器参数)和三个计算模块(井底流压计算、IPR曲线绘制、电潜单螺杆泵系统优化设计)组成。通过该软件进行优化设计，可以快速地实现电潜单螺杆泵与油井的合理匹配，保证其设备长期、高效地生产运行。