潜油电泵机组现广泛应用于我国大型油气田的开采工程中，复杂恶劣的地下工况要求潜油电机必须具备足够的耐高温环境能力，以保证机械采油设备及系统的可靠性；同时精确、先进的深井下电机温升软测量技术、远程监控技术亦是提高潜油电泵机组的寿命和工作可靠性的根本保证。以往人们对潜油电机的温升特性分析并没有形成系统的方法，本文以我国各大油田开采后期普遍存在的高温高压负面效应为背景，在解决油田潜油电泵机组能耗高、高温过压故障不确定性及现场监测不便性等工程问题基础上，综合考虑了油井井筒及油田工况特征，建立了潜油电机温升特性的分析理论及有限元仿真分析方法。同时根据某型号潜油电机温度辨识系统平台，形成了高精度温度辨识的关键技术，并深入研究了特定温度辨识条件下的电机转矩混沌振荡发生机理与影响因素。首先，根据热交换理论建立了油井井筒内流体与潜油电机间的热量传递数学模型，进而联合流体力学理论分别确立了油井井筒内的温度场，井轴处温度场、地层内产层和围岩处温度场的控制方程及其相应的初始条件和边界条件。考虑到油水两相流动特征，并给出了渗流速度与压力间的对应关系。实例分析表明，依据所提算法可实现油井温度场的高精度数学反演。其次，为解决铠装电缆参数摄动及长线传输对潜油电机温度辨识的影响，研究了潜油电泵机组的热力学建模方法。基于三维温度场有限元分析理论与潜油电机深井工况特性，依次建立了油井井下的传热井筒、油井井轴、产层和围岩的有限差分方程和边界条件，结合潜油电机实体几何模型，建立了其三维有限元模型，并完成了三维温度场仿真计算，计算结果与实测结果表明了方法正确性与有效性。另外，为开发高精度潜油电机温度在线辨识关键技术，基于最小二乘法理论及灵敏度分析理论，提出了以转子槽谐波频率计算转速，并由潜油电机状态方程确定转子电阻，最终辨识转子温升的理论方法。基于TMP-A温度巡检仪检测某型号潜油电机温度辨识平台，将快速Fourier变换、MALLAT小波快速算法和HHT信号分析理论相结合进行了软件滤波算法研究。试验结果表明，该改进算法对转子温升参数的辨识精度高。最后，为有效延长潜油电机的寿命与检测周期，降低传统直流注入法在潜油电机温度辨识中的负面效应影响，本文提出了应用直流注入瞬间采样数据进行长时段内温度辨识监测方案。通过电压、电流波形和直流偏移量的计算估计定子电阻，进而得到电机定子温度。试验研究了潜油电机混沌振荡电流现象及相关影响因素，由此详细分析了混沌振荡电流与电机定转子极限温升间定量关系。本研究可为潜油电机的耐高温环境防护设计和可靠性设计提供理论依据，对于全寿命周期内潜油电机极端工况环境的监管与测量技术具有重要工程实用价值。