我国非常规资源量大,储层致密、非均质强,必须通过水平井分段压裂技术在地层中形成尽可能多的人工裂缝,才能够经济有效的开发。但如何实现非常规储层的无限级分段压裂及高效快捷施工,仍然是非常规油气资源高效开发面临的关键技术难题,而目前国内外的装置技术仍不能从根本上解决以上难题。本文针对致密油气藏改造对工具无限级分段的需求,首先针对新型滑套需要具备的无限级、可开关等特点进行了开关原理研究与结构设计。建立了基于凹槽与凸齿啮合原理的新型滑套开关方法,结合排列组合等理论,通过改变凹槽与凸齿群参数实现了新型滑套无限级设计的方法。针对分段压裂工具特有的凸齿-凹槽结构,基于有限元分析理论建立了钥匙开启过程非线性接触动力学模型,通过大量的模拟数据认识到了钥匙凸齿和滑套本体凹槽关键位置的应力应变规律。在此基础上,分别模拟并展示了整体钥匙工具、弹簧片与弹簧结构在下入与座封过程中的接触应力特征,对有施工风险的部分提出了改进结构设计。为了研究滑套工作过程的动力学行为及可靠性,基于CFD方法建立了滑套内筒冲蚀模型。通过大量数值模拟结果,揭示了滑套内部冲蚀特征,获得了滑套结构、流体速度等因素对冲蚀破坏分布规律的影响,进一步提出了降低冲蚀的设计建议,在此基础上提出内嵌“占位环+高耐冲蚀环”设计,有效延长了滑套抗冲蚀寿命。本论文的研究建立了滑套开关设计理论,优化了结构参数的设计,提供了施工参数选择的指导,为滑套的工程应用奠定了理论基础。