压裂式封隔器胶筒作为封隔器在油气井勘探开发的重要密封元件,其密封性对封隔器在作业过程中的分层效果有直接影响。胶筒的密封性与其结构参数、橡胶材料、工况等多个方面相关。然而,大多研究仅对影响胶筒密封性的参数进行单因子分析,忽略了胶筒因子间相互作用存在的影响。因此,本文根据密封胶筒的密封性原理和参考其失效形式,通过建立符合工况条件的有限元模型,利用有效的试验设计方法,对胶筒的密封性能进行综合性分析。并通过建立胶筒变形阶段模型,对现有胶筒的变形过程研究进行了详细的补充分析。本文是以某型号压裂式封隔器胶筒为研究对象,在其密封原理基础上,建立有限元分析模型,结合材料的非线性、几何非线性以及胶筒接触力学的非线性特点,首先对影响胶筒密封性的单因子参数进行参数优选,考虑到因子间作用的影响,本文通过引入以最大接触应力为响应的响应曲面设计方法,对密封胶筒进行优化设计,得出胶筒密封最佳的优化组合方案后,通过试验验证了优化结果的有效性;封隔器胶筒工作的井下周围环境复杂,通过建立三维扭转模型,对胶筒在井下发生扭转状况时其密封性变化进行研究,结果表明扭转会降低胶筒整体密封性,不同扭转载荷对胶筒的密封性是不稳定的;基于胶筒形变特点,应用有限元软件建模分析与MATLAB拟合变形曲线,对不同类型、材料的胶筒的变形过程进行研究,研究发现在自由变形与约束阶段,不同结构类型的胶筒均存在稳定与不稳定变形的现象;材料差异对不同胶筒自由变形阶段使胶筒与套管刚好接触所需的最小载荷、约束变形阶段使胶筒由不稳定到稳定变形所需载荷有显著影响。四种材料中,PU材料对自由变形阶段使胶筒与套管刚好接触所需要的最小载荷和约束变形阶段使胶筒从不稳定到稳定变形所需的载荷值最大,其余依次是HNBR、NBR和FKM材料。