试油封隔器是在试油作业中封隔井下压力的关键工具,在高温高压井应用的安全性不容忽视。目前的研究未从系统角度研究试油封隔器的非线性力学行为、失效形式、失效判据、密封完整性,故进行试油封隔器系统非线性仿真分析及其性能信封曲线的研究。以试油作业中常用的RTTS封隔器为研究对象,考虑试油封隔器系统的材料、几何、接触非线性特征,应用非线性有限元理论,以Mooney-Rivlin应变能函数建立非线性材料模型,综合运用杂交网格、非线性自适应区域、罚刚度算法等处理几何、接触非线性导致的难收敛问题。建立RTTS封隔器三维有限元模型,应用控制变量法研究了封隔器密封性能、锚定性能的影响因素。从封隔器系统角度,研究了密封-锚定系统力学性能并与独立部件力学性能对比,提出考虑套管的封隔器系统失效形式、失效判据以及胶筒敏感度系数指标。基于封隔器系统失效理论,研究了封隔器性能信封曲线的绘制方法及应用。研究发现:胶筒的等效应力及接触压力随坐封载荷的线性增大而非线性增大;随着胶筒个数的增加,胶筒接触压力沿远离压缩端方向依次降低;胶筒的接触压力随摩擦因数、材料硬度的增加而非线性降低。卡瓦锥角为12°(与10°、14°比较),牙型角为60°(与70°、80°比较)时,卡瓦的综合锚定性能较好;在满足锚定性能的情况下,双列双镶齿卡瓦比双列单镶齿卡瓦综合性能更好。封隔器密封-锚定系统的力学性能低于独立部件的力学性能,从系统角度出发,提出基于套管完整性建立封隔器系统失效评价判据,以胶筒敏感度系数评价胶筒性能。基于封隔器系统失效判据,得到了封隔器性能曲线的绘制方法及其在作业中的应用方法。考虑非线性的系统有限元仿真结果与工程实际基本吻合,基于系统角度建立的封隔器密封完整性评价体系的应用使得封隔器设计、使用更为安全。