环空防溢控制技术是解决带压起下井口控制的关键技术,也是目前国内外油田进行带压控制生产普遍使用的安全保障技术。防喷器是勘探开发高压油气田,实现带压起下井口控制,防止井喷事故发生和平衡压力钻井的关键钻井控井设备。在油田实际生产中,带压起下密封要求比较严格,而且原有的环空密封和内孔防溢控制技术已经不适应井口套压增高的生产现状,其关键部件、弹性密封元件——胶芯的特性研究对于解决带压密封技术难题,以及提高密封寿命、增强密封效果显得至关重要。过油管防喷器是油水井作业过程带压起下的井口防喷设备,它主要依靠弹性密封元件的密封作用来实现带压起下井口的控制。为了对过油管防喷器进行深入研究,建立起与实际结构一致的物理模型和符合有限元计算的有限元模型,以此为手段对胶芯进行结构仿真计算,寻找油管整体通过胶芯时的变形和接触压力变化规律。过油管防喷器在油管上下行程的密封过程中,密封胶芯承受着不同的控制压力作用,控制压力与密封压力的幅值变化,直接关系着胶芯密封质量和寿命,为探究胶芯疲劳破坏机理,需要获得系统控制压力对密封压力造成的影响与相互关系。用疲劳寿命理论对密封胶芯进行了疲劳寿命研究,根据理论计算结果对胶芯进行结构尺寸优化,以增大密封管径范围和提高整体密封质量。在实验室试验装置和油田数十口油井做了过油管防喷器带压过接箍试验,试验说明过油管防喷器这一环空防溢控制技术简便、灵活,是聚驱作业的一种有效措施,同时提高了作业井施工的环保水平。用有限元法对胶芯进行了计算和研究,计算结果为过油管防喷器胶芯寿命提高、成本节约和改型设计提供了理论指导,对油田现场生产具有很大的实际意义。模糊可靠性优化方法属于拓宽优化设计应用范畴,它能建立一种既能保留系统的复杂性、模糊性,又能正确描述系统可靠性和真实状态的优化模型,克服了常规优化设计的不足。本文根据胶芯带压密封起下井下管柱的工作特点,考虑应力与强度的随机性与模糊性,建立密封胶芯模糊可靠性优化设计的数学模型,采用最优化水平截集法完成求解,最终获得了符合要求的最优解。