煤层气排采有很多工艺,其中单螺杆泵排水采气工艺有着一定优势,但在我国的开采中也存在一定问题。本文就是通过分析煤层气开采中存在的问题,提出解决措施,并对单螺杆泵结构进行改进,设计出了煤层气专用单螺杆泵。单螺杆泵在工作中经常出现泄漏和磨损等现象,为了分析其运动方式、定子变形规律和接触磨损情况,所以对设计的单螺杆进行运动特性和力学特性研究具有重要的意义。煤层气井不同于油井,其煤浆中杂质较多,气液比高,并且前后期产水量变化大。针对这些特点,本文提出了改进螺杆泵结构参数,设置气水分离器和变频调速器等措施去应对,最终设计出了煤层气专用单螺杆泵。单螺杆泵中转子的运动规律是复杂的,为了得到转子上各点的位移、速度、加速度的变化规律,本文首先通过理论分析,得到了转子各点的运动方程;接着通过SolidWorks软件建立了单螺杆泵的三维模型,并运用COSMOSMotion的运动仿真功能实现了转子的运动,并得出了转子运动时各点的位移、速度和加速度曲线。为了分析单螺杆泵定子在各种内压下的变形情况,本文对均匀内压和非均匀内压下的定子进行了有限元分析,并得到了不同情况下的位移变形、应力分布和剪应变分布云图。本文还对接触情况下的单螺杆泵进行了有限元分析,得出了在不同位置时单螺杆泵的位移变形、应力分布和剪应变分布云图。最后,本文借用ANSYS的有限元分析,对单螺杆泵的结构进行了优化设计选取。