针对目前深层开采石油导致的井下工况变得高温高压和强腐蚀性的难题,需要设计新式的金属密封组件替代变得不稳定的原有的橡胶密封组件。通过参考相关金属密封的技术文献,设计了一种新颖的金属密封套筒结构。并通过Abaqus软件分析了该密封结构在坐封过程中变形和密封情形,然后利用Isight进行了结构尺寸的优化。最后通过坐封实验验证了优化结果可参考性。主要内容如下:(1)根据井下的工况选择了合适的密封套筒材料,并设计了两种不同的结构。简要介绍了这两种结构的主要特点及密封原理。选择出其中径向变形量大的结构。(2)运用有限元分析软件对所设计的结构分析了密封组件在外层套管约束下的变形和受力情况,得出了套筒径向变形、接触应力和外加载荷之间的关系。运用Python语言对Abaqus进行二次开发参数化建模,得出了密封套筒的七个结构尺寸对密封套筒上接触应力和最大等效塑性应变和的影响(3)运用Isight软件提供的多目标优化算法对密封套筒的重要尺寸进行尺寸优化,对优化后的密封套筒建立分析模型并进行试验。实验结果表明外加载荷与下压位移的关系与仿真结果大致吻合,验证了模拟参数的准确性,初步验证了该结构的可行性。