气井带压作业技术在我国处于起步阶段,作业设备现场应用主要依靠引进国外设备。由于气井带压作业危险性大,容易发生井喷、天然气泄漏等事故并造成重大损伤,还有作业工况恶劣,对装置的安全性和可靠性要求高。在油/水井带压作业中,卸下管柱工具主要是将管柱接箍提出井口以上预松扣、再压回井内进行卸扣。但气井管柱采用端面密封,预松扣会直接导致管内气体外泄。此外,在油管出现侧漏等特殊工况下难以继续完成带压作业。现有气井带压卸下管柱的方法存在作业效率低、劳动强度大、安全性差、风险性高、容易造成环境污染等严重问题。因此,为顺利起出无内堵塞的管柱或井下工具作业急需一种密闭卸扣卡瓦装置。本文在对气井带压技术应用现状以及石油管柱上卸扣工具结构充分调研的基础上,分析各种卸扣工具结构特点,根据气井带压作业管柱起下流程,设计一种新型密闭卸扣装置并展开研究。密闭卸扣卡瓦装置是气井带压作业设备的重要辅助装置之一,是起出无内堵塞的管柱或井下工具作业的重要基础装置。首先,本文介绍了密闭卸扣卡瓦装置的基本结构组成,详细分析了密闭卸扣卡瓦装置的工作原理以及其基本结构组成。对装置各部件的受力情况进行了分析计算,确定了主钳夹紧机构切径比的变化规律。并应用SolidWorks软件创建整个装置的三维实体模型。其次,运用有限元软件ANSYS Workbench在SolidWorks创建模型基础上,对密闭卸扣卡瓦装置关键部件进行静力学分析,得到零部件受力变形和应力分布情况,证明各部件的结构和选用材料满足强度和安全要求,为今后密闭卸扣卡瓦装置的继续研究改进提供了有益参考。再次,运用多体动力学仿真软件ADAMS对主钳夹紧机构进行卸扣仿真实验。基于运动学和动力学理论,建立了主钳卸扣机构的动力学模型,推导出主钳钳头的位移、速度和加速度方程。通过对主钳夹紧机构的两种结构双层和单层的对比仿真卸扣实验,得到两种结构卸扣过程的动力学性能参数曲线,对比分析仿真实验结果得到相同切径比条件下,双层主钳结构咬入管柱深度更浅,管柱承受双层主钳的径向力更小更稳定。验证了密闭卸扣卡瓦装置设计的双层主钳夹紧机构,适用于气井带压作业且能有效的夹紧管柱保护管柱。最后,密闭卸扣卡瓦装置是气井带压作业的一种新型辅助设备,气井带压作业工况复杂多变,研究成果还不成熟,本文的研究可以为气井带压作业卸扣装置设计及改进提供理论参考。