随着油田开采所面对的地质环境越来越复杂,对于封隔器的设计和制造要求也相应提高,逐渐向使用更方便,寿命更长的要求发展,在复杂恶劣的井下工况下,必须使用优质的可取式封隔器,以便满足经济合理,又能很好地完成其封层作用的要求。国内外对可取式封隔器在设计、生产、加工方面还不够完善,为了使可取式封隔器在分层压裂酸化、分层防砂、分层生产及封闭水层等的现场应用中取得更加稳定、良好的效果,需要解决其机理及可靠性的问题。本文在国内外大量文献资料调研和整理的基础上,结合可取式封隔器在井下工作的实际工况,设计了一种双卡瓦可取式封隔器,开展了封隔器关键部位工作行为仿真研究、密封结构尺寸的参数优化,从而为分析封隔器在井下的工作性能等方面提供了的理论依据和方法,本文主要研究内容如下:结合应用背景,完成了双向锚定双卡瓦的可取式封隔器的结构设计,参照井下工具的设计对可取式封隔器各零部件的结构和整体的装配设计,进行了详细的建模工作,为后续的可取式封隔器运动学的有限元模拟研究做好基础。研究了密封胶筒的力学模型,参数选择。通过对可取式封隔器的卡瓦与锥体的建模,研究了卡瓦与锥体初始接触位置时,单片卡瓦和六片卡瓦分别与锥体的应力分布,表明了锥体锥形区位置应力较大,最大应力在锥体的圆孔部位,并以圆孔为中心向周围扩散,最大应力值小于锥体材料的屈服强度,材料使用在安全范围内。通过选取可取式封隔器各壳体连接部位螺纹的类型,主要选取两种连接螺纹为研究对象,并对它们在实际工况中的三维模型进行了仿真研究,对研究结果进行对比分析,得到它们的各种强度规律,表明了梯形螺纹强度高于API螺纹,为可取式封隔器的壳体螺纹的选型和设计提供理论依据。通过对可取式封隔器密封元件胶筒组的原尺寸初步设计,对胶筒组进行了有限元应力分析,从而得到尺寸优化。根据参考文献,首先选取胶筒外倾角为45°、最终得到上下胶筒高度为60 mm左右、中胶筒高度为50 mm左右、胶筒厚度为21 mm左右时,封隔器的密封性能较好;并且随着坐封载荷的增加,胶筒与套管之间的接触应力不断增大;胶筒最大接触应力随着环空间隙的增加呈现先增大后减小的趋势,且在间隙3 mm左右时达到最大。通过分析得到,在弯曲井段,可取式封隔器工具应力和轴向拉力有较大幅度变化,应力和轴向拉力随着井下封隔器工具位置变化整体呈现逐渐减小,但在弯曲井段由于摩阻和井下封隔器工具组合破坏地层力学效应使得轴向力发生了较大幅度增加。综上所述,本文结合可取式封隔器工具的结构特性和工作机理,对可取式封隔器关键部分进行仿真模拟研究,为可取式封隔器密封元件的尺寸优化和封隔器各壳体之间的连接螺纹的选型提供参考。