海底油气管道封堵卡具用于海底管道应急维修,是一种结构简单、方便快捷的维修机具。国内生产的封堵卡具型式较为单一,不能满足复杂的海底环境要求,针对这一问题,本文对封堵卡具技术进行了研究。主要研究内容和结论如下:系统研究了封堵卡具的结构型式,从强度和密封性两方面考虑,分别对壳体的结构及尺寸进行了设计和计算。基于微观接触理论建立了密封接触模型,通过密封接触模型分析了接触应力、密封压力、外部载荷三者之间的关系,结果表明:维持密封时接触应力不得低于密封压力,外部载荷不得低于密封材料接触应力在密封接触面上的积分。从密封原理出发,提出对封堵卡具密封材料的要求:1.密封材料的表面流动性好,可以封堵微观泄漏通道;2.密封材料的弹性要好,保证接触表面在外力作用下,依然有可靠的密封压力;3.密封材料能适应水下生产作业环境。选择了石墨作为封堵卡具的密封材料,并优选了基于石墨的密封结构。建立周向密封仿真模型,对密封环接触椭圆管道的过程进行了数值模拟,计算结果表明:密封环完全接触管道时,各点接触应力均大于20MPa。对周向密封环进行压缩回弹试验,试验结果表明:密封环完全加载后,平均接触压力均大于18MPa。数值模拟和压缩回弹试验的结果满足设计压力要求,最终确定了基础型封堵卡具密封结构尺寸。通过理论分析和数值模拟相结合的方法,本文还对周向加载密封进行了分析,计算结果表明:周向加载密封接触应力可达到28.4MPa,套筒对密封有增强作用。开展了封堵卡具水压试验,试验结果表明:基础型封堵卡具密封压力较低,设计中仍存在密封薄弱处,而套筒增强型封堵卡具在密封15MPa的压力时安全稳定,表明套筒增强型封堵卡具密封性能安全可靠,套筒增强效果明显。