井下流量控制阀是井底分层开关、调整油气生产的流量控制装置,是智能完井系统的核心部件之一。径向金属密封结构简单可靠,能耐高温高压,具有自紧和自清洁功能,是井下流量控制阀必须攻克的技术难题。本文采用理论研究、数值模拟与试验相结合的方法,从接触力学、加工误差和多目标优化设计等方面开展径向金属密封技术研究。论文研究的主要成果如下:（1）提出了径向金属密封唇部的圆弧结构,基于赫兹接触理论建立了唇部的圆弧—平面接触力学模型,得出了接触力学参数的解析关系式,与数值解相符且误差小于6%;给出了40MPa下的密封和强度设计要求,接触宽度不小于1.058mm,接触应力的下限和上限分别为179MPa和655MPa;基于弹性力学梁理论建立了径向金属密封轴对称结构的悬臂梁模型,推导了径向金属密封接触应力解析关系式,与数值解趋势一致且两者的误差小于10%。（2）基于数值模拟结果提出了过盈量函数,修正了径向金属密封轴对称结构的悬臂梁模型的接触应力解析关系式,得到了具有圆度误差的径向金属密封接触应力分布的理论关系式,与数值解都是周期为的正弦或余弦曲线且两者的误差在10%左右;利用过盈量函数修正了径向金属密封轴对称结构的悬臂梁模型的接触应力理论关系式,得出了具有同轴度误差的径向金属密封接触应力分布的理论关系式,与数值解都是周期为的余弦曲线且两者的误差小于10%;提出了同时具有圆度和同轴度误差的径向金属密封接触应力分布的解析关系式。（3）基于分形理论改进了径向金属密封各向同性分形密封面的理论接触模型,该模型给出的接触载荷大小为相关文献的1.42倍;提出了径向金属密封轴向粗糙分形密封面的理论接触模型,经证实与周向粗糙分形密封面的理论接触模型等效;基于分形理论研究了径向金属密封分形密封面的泄漏率。（4）基于热应力理论建立了温度载荷下的径向金属密封轴对称结构的悬臂梁模型,推导出径向金属密封接触应力的解析关系式,与数值解相符且两者的误差小于15%,平均接触应力的解析解相对于数值解的修正系数为0.734～1.430;开展了橡胶材料单轴拉伸、单轴压缩和应力松弛实验,拟合了超弹性和黏弹性本构模型参数,各温度下氢化丁腈橡胶的拉伸强度和断裂伸长率分别为氟橡胶的0.88～2.4倍和1.18～2.69倍,氟橡胶的归一化应力松弛模量为氢化丁腈橡胶的1.12～1.27倍,优选氟橡胶作为橡胶密封件材料。（5）基于正交试验优选出初始过盈量、唇部圆弧半径、颈部圆角半径和悬臂梁臂长四个结构参数;利用响应面法拟合了径向金属密封性能回归公式;通过遗传算法对径向金属密封进行多目标优化设计,优化设计后的最大接触应力、最大Mises应力和最大真实应变降幅分别为16.22%、4.85%和2.92%,接触宽度增幅为23.9%;根据优化后的结构参数加工了组合径向金属密封圈,并成功的进行了室内静水内压试验、海上平台生产井中封隔器坐封试验、陆地试验井中两个井下流量控制阀的静水内压试验,满足海上生产测试要求。