具有台阶密封面的油套管螺纹应用十分广泛,但以往关于螺纹联接力学性能分析的研究中,对具有台阶密封面结构的螺纹接头研究不够充分,对密封端面力学作用对螺纹联接力学性能的影响研究也较少。.螺纹联接密封机理的研究依然比较薄弱,更多的表现为定性分析螺纹接触应力与密封能力的关系,还没有形成一套为研究者所公认的密封理论。为此,本文以具有台阶密封面的油套管锥螺纹联接为研究对象,深入研究了锥螺纹联接拧紧时的力学性能,并在微观层面上对接触表面的密封性能进行了数值计算和试验研究。本文的主要研究内容及成果包括：对管体和接箍进行了整体的受力与变形分析以及单圈螺纹的受力与变形分析,推导出单圈内、外螺纹的轴向弹性变形表达式,根据内、外螺纹对应点之间的啮合关系,建立了锥螺纹联接拧紧时的总体变形协调方程,推导出螺纹牙弹性弯曲变形表达式,进而推导出螺纹牙齿面上任意一点的轴向位移表达式,建立了内、外螺纹齿面上任意一个啮合点的位移方程。在此基础上,构建了可以计算锥螺纹联接上扣拧紧过程中台阶密封面上的挤压力、螺纹的轴向力分布及变形以及齿面的最大接触压力的计算模型；利用所构建的具有台阶密封面锥螺纹联接上扣拧紧时的力学性能计算模型,针对某一具体的API圆螺纹套管接头进行了力学性能实例计算,得到了一系列规律性的变化曲线；以理论分析法中的力学模型为基础,经简化得到了有限元计算模型,采用非线性有限元软件MARC对某一具体的API圆螺纹套管接头进行了有限元分析计算,将有限元方法的计算结果与理论方法的计算结果加以对比,相互验证了两种计算方法的合理性和可靠性；采用指数自相关函数,数值模拟出三维随机粗糙密封表面,建立了金属表面微观接触模型和单个微凸体简化接触模型,通过粗糙表面微观接触分析,利用赫兹接触理论建立了能够对两金属表面接触过程中外载荷对接触面间距、接触面积和接触应力的影响的计算方法；构建了锥螺纹联接台阶密封面微观接触性能模拟方法,通过该方法可计算研究两密封表面在不同的密封初始间隙和表面粗糙度条件下拧紧圈数对相互趋近量、实际接触面积和最大接触应力的影响规律；设计了具有不同密封初始间隙和密封表面粗糙度的锥螺纹接头,设计搭建了一台能够测量锥螺纹接头台阶密封面密封性能的试验装置,可以测量上扣扭矩和气体内压一定的条件下,密封初始间隙、密封表面粗糙度对密封泄漏量的影响规律。本文的研究内容和取得的成果可为具有台阶密封面油套管锥螺纹联接的力学性和密封性能的进一步研究和实际应用提供有益的理论支撑。