为了应对石油工业相对艰难的生存时期,降低石油开采成本,提高钻井安全和钻井效率,低成本的钻井和修井技术得到关注。单螺杆钻具由于其自身的众多优点得以在钻井和修井领域内应用广泛。各大油田投入生产开发以后,随着开采时间的推移,油井问题层出不穷,修井作业接连不断。本文研究设计了一种可以降低成本一种小尺寸修井用单螺杆钻具。修井用单螺杆钻具井下机组依据功能可以划分为五个部分,从井口至井底依次为旁通阀总成、防脱接头总成、螺杆马达总成、万向轴总成和传动轴总成。首先对实现核心功能的单螺杆马达进行设计,在研究螺杆衬套副啮合型线优选及参数计算方法的基础上,完成了2:3头螺杆衬套副的结构参数计算。然后对旁通阀总成、防脱接头总成、万向轴总成和传动轴总成依次进行零部件选型及结构尺寸设计,完成整套井下机组的装配图及零件图绘制。应用大型有限元分析软件ANSYS,结合理论计算,在单螺杆马达输出扭矩最大的危险情况下,对井下机组的关键零部件:传动轴和万向轴花瓣齿,进行了强度校核分析,确保满足使用要求。为了解单螺杆马达的水力学特性曲线,为不同工况选择合适的螺杆钻具提供依据,本文应用有限元流体仿真软件FLUENT进行了单螺杆马达的工作特性曲线研究,在流体仿真基本理论的基础上,建立单螺杆马达内的流体模型,并进行相应的简化,研究了不同流量下单螺杆马达的转速-扭矩、消耗功率-扭矩和马达效率-扭矩三条外特性曲线。