防喷器是勘探和开发油、气田,阻止井喷事故发生,控制钻井压力的关键设备。在紧急情况下,剪切闸板防喷器可以剪断井内管柱,关闭井口,实现安全生产。为了研究剪切闸板的工作机理,本文对剪切闸板的剪切和密封过程及性能进行了分析。并在分析基础上提出了有效的改进措施,进一步提高了剪切闸板的工作性能,提高了钻井和井控的安全性。针对剪切闸板工作机理,分析了钻杆材料本构模型、断裂准则以及在剪切作用下的变形规律；通过有限元软件Abaqus的显式动态分析模块对剪切闸板的剪切力学行为进行了仿真分析,结果表明：ISR型剪切闸板可以顺利剪切5"及以下钻杆,剪切5"以上钻杆有失效危险、SBR型剪切闸板可以顺利剪切4"及以下钻杆；在剪切过程中ISR型应力峰值更低,刃口变形量更小,ISR型剪切闸板剪切性能更优。通过分析各结构参数对剪切过程的影响,得到ISR型剪切闸板最优的结构参数,可降低闸板上应力峰值及变形位移,提高闸板的剪切能力。ISR、SBR型剪切闸板剪切实验结果显示,钻杆断口与仿真分析钻杆断口形貌,实验闸板与钻杆接触部位与仿真分析的高应力区形状都高度吻合,证明了仿真结果较为可靠。通过三维扫描仪对剪切前后的闸板刃口进行扫描、对比,可知一次剪切后闸板刃口塑性变形很小,不会影响后续密封。闸板的密封性能直接影响关井的成功与否,文中对闸板关井过程中的密封性能进行了模拟。根据计算流体力学,利用Fluent软件对闸板关井过程中含沙气体对闸板刃口的冲蚀过程进行了数值模拟,发现固体颗粒对刃口的冲蚀量很小,不会影响其剪切及密封能力。并以ISR, SBR型剪切闸板为例,对其关键密封部位进行了分析,结果表明剪切闸板密封能力超过100MPa,能够满足现场使用要求。其中SBR型密封结构更好,刃口挤压不会损伤橡胶,橡胶寿命更长。为了减少ISR型闸板密封过程中下闸板对密封橡胶的剪切损伤作用,对ISR型剪切闸板进行了改进,改进后的浮动式密封结构简易有效,不仅可以减少闸板对密封橡胶的挤压、剪切和损伤,还能增强密封能力。通过对ISR型、SBR型剪切闸板剪切和密封机理、工作能力的分析,为剪切闸板的现场使用提供参考；对ISR型闸板刃口结构参数和底密封结构的改进,提高了闸板的剪切能力和密封能力,增强其工作能力及可靠性,对保证钻井现场的安全有重大意义。