随着油田举升技术的高速发展和高黏度、高含砂稠油的开采,螺杆泵作为一种人工举升设备被广泛应用。螺杆泵定子衬套是螺杆泵实现介质输送的核心部件,也是螺杆泵最重要的易损件。当螺杆泵应用于采油工程时,井底恶劣工况会使螺杆泵出现泄漏、摩擦磨损严重等情况,进而导致螺杆泵过早失效。本文以采油螺杆泵为研究对象,采用有限元数值仿真方法,对其密封与摩擦学特性进行研究,旨在为采油螺杆泵的设计和工程应用提供参考。首先,基于两种不同结构的螺杆泵定子——常规定子和等壁厚定子,建立了螺杆泵定-转子热力耦合仿真模型,研究了两种定子的热变形、热应力以及定-转子间的摩擦生热情况,对比分析了两种定子在纯过盈和油压状态下的应力场。研究结果表明:与常规定子相比,等壁厚定子热变形均匀且变形量和热应力较小,定-转子间的摩擦热较低。等壁厚定子受油压影响较小,但其等效应力相对较大,定子外侧也产生较大剪切应力,易发生脱胶现象。其次,根据螺杆泵的密封机理和密封性能评判准则,利用有限元仿真得到两种定子整体的密封状况,分析了两种定子的密封失效危险位置。研究了油压、过盈量和温度对两种定子密封性能的影响规律,对比分析了两种定子在不同工况下的密封性能。研究结果表明:两种定子的直线区域与圆弧区域的交界区域是其密封失效危险位置。相比于常规定子,等壁厚定子的接触压力分布均匀,密封效果更好。随着油压增大,两种定子的密封性能降低,直线区域受影响较大,易发生密封失效。随着过盈量和温度的增大,两种定子的密封性能得到提升,过盈量影响显著。相同条件下,等壁厚定子的密封性更好。最后,采用有限元仿真方法,得到两种定子整体的摩擦状态,分析其摩擦应力分布规律。对两种定子进行了不同过盈量、不同温度的摩擦过程仿真,分析了过盈量和温度对其摩擦应力的影响规律。研究结果表明:等壁厚定子摩擦应力分布均匀,常规定子直线区域摩擦应力较大。两种定子的摩擦应力均随着过盈量和温度的增大而增大。在两种因素综合影响下,发现过盈量低于0.3mm、温度高于40℃时,等壁厚定子的摩擦应力低于常规定子。