尾管完井技术可以减少套管重量和油气井水泥的用量,从而降低完井成本,目前较深的油、气井大多采用尾管完井。膨胀式尾管悬挂器是尾管完井施工中的核心硬件,其坐封完成后能够对尾管串提供可靠的悬挂力,并对尾管串与外层套管间的环空区域进行密封。在对国内外膨胀式尾管悬挂器相关文献资料的调研基础上,通过理论分析与有限元仿真模拟对悬挂器膨胀本体的膨胀影响因素进行研究,分析了膨胀本体约束状态、膨胀锥角、摩擦系数、膨胀速度、悬挂器壁厚及膨胀率对其坐封所需膨胀力和坐封结束后轴向收缩率的影响规律。这一系列结论对于膨胀式尾管悬挂器的设计具有重要意义,对施工时确定管串下入的深度及液压设备的选型具有指导意义。对中石油钻井工程技术研究院PZXG178×127型膨胀式尾管悬挂器的坐封过程进行了有限元模拟,分析得出了膨胀过程中悬挂器的应力分布规律以及坐封所需膨胀力随时间变化曲线,研究了坐封完成后橡胶筒与上层套管表面的接触压力分布规律,并计算得出了该型号膨胀式尾管悬挂器的最大悬挂力。同时根据膨胀式尾管悬挂器的工作特点,提出了一种新型结构,该结构卡瓦段采用非连续的金属环组成,与常规结构相比,坐封所需最大膨胀力减小了13.6%,坐封后所提供的最大悬挂力增大了21.0%。新型橡胶筒结构将五个分开的橡胶环合为一体,且内嵌0.5mmm厚金属骨架,坐封后与套管壁表面的最大接触压力提高了63%,且避免了橡胶环两端多次发生的接触压力衰减,明显提高了密封性能。本文的研究结果,为膨胀式尾管悬挂器的结构设计提供了理论依据。通过对膨胀式尾管悬挂器的结构研究找出了提高悬挂能力和橡胶筒密封性能的方法,降低了尾管完井工艺的技术难度。