封隔器是油田分层采油工艺中必不可少的井下工具之一,研究新型加载封隔器、分析密封元件密封机理、优化封隔器密封元件的设计可以有效地解决高温高压油藏的分层开采问题,提升油田在高温高压密封领域的水平,对于深层油藏开发具有重要意义。本文对封隔器井下工作情况进行分析,通过对橡胶材料进行单轴拉伸试验,拟合得到Yeoh模型材料参数,并结合试验数据确定橡胶材料的应变能函数模型;利用有限元仿真软件ANSYS,建立了封隔器胶筒仿真模型,分析对比不同坐封方式对密封性能的影响,根据分析结果,确定了封隔器双向加载,设计了双向加载坐封封隔器,实现了对封隔器的功能设计,实现了封隔器的虚拟装配,并对关键部件及重要参数进行了设计计算;利用ANSYS进一步对胶筒进行模拟分析,优化改进了胶筒结构,设计出了异型结构胶筒和组合结构胶筒。研究结果表明,对于不同的加载方式,从最大接触压力、平均接触压力、接触长度、变形图等方面来看,双向压缩封隔器的密封效果良好,性能稳定,其密封效果明显优于单向压缩封隔器;本文根据液压缸的工作原理,采用双向液压缸的方式,实现了封隔器的锚定、坐封、解封,完成了对双向压缩封隔器的功能设计,计算得到了封隔器相应的工作参数;异型胶筒、组合结构胶筒,密封性能良好稳定,其密封性能均优于常规胶筒。又从此两种新型胶筒关键尺寸、加载方式、材料硬度等方面进一步研究分析了其密封性能,使其对新型胶筒的适用条件、工作规律、密封效果等方面有了更深一步的发现和了解。