螺杆钻具作为一种容积式井下动力钻具,被广泛应用于钻井作业之中,具有良好的效果。然而当下随着钻井深度的不断增加,井底温度不断升高,对钻具的耐高温性能要求越来越高。常规螺杆钻具中,由于其核心部件马达中的定子由橡胶材料制成,由于橡胶材料自身的特性,越来越难以应对深井、超深井钻井工况中的高温、腐蚀、磨损工况,因此设计不含有橡胶部件的,金属材料制成的螺杆马达具有十分重要的意义。为设计金属螺杆马达,本文首先对螺杆马达的工作原理、工作特性进行了分析,特别是对实现其结构及功能的螺杆马达线型进行了分析,选用了普通内摆线等距线型作为所设计7LZ172单级金属螺杆马达的线型,计算了马达的关键参数。将金属螺杆马达定、转子间的配合关系由常规螺杆马达中的过盈配合改为间隙配合,完成了马达的设计并使用Creo Parametric软件建立了不同间隙值下马达的三维实体模型。通过对螺杆马达工作原理及工作特性的分析,选择压降为目标参数,使用ANSYS Fluent软件对所建立7LZ172单级金属螺杆马达三维实体模型进行流场仿真分析,分析了间隙值、钻井液性能等不同参数对马达性能的影响。分别采用电解加工工艺和数控机床螺旋铣削加工工艺分别进行了7LZ172单级金属螺杆马达定、转子样件的加工,通过交叉配合获得了多组不同间隙值的螺杆马达,设计并实施了常温增压测试试验,对试验结果进行了分析。