管道输送是海洋石油开采工程中一种重要的输送方式,其载体海底管道是油气输送系统中的重要组成部分。由于海洋环境的复杂性,海底管道容易出现各种形式的损坏,并且随着管道服役时间的增长,也易出现各种形式的失效,当海底管道产生破坏时不可避免的就会产生油气泄漏,不仅会造成巨额的经济损失,而且泄漏出的油液还会对海洋环境造成严重污染,必须对发生事故的管道及时进行封堵,并实现快速复产,为此,本文设计了一种可用于水下1500m深的海底管道封堵维修转接装置。本文在分析海底管道封堵相关技术的基础上,结合海管泄漏实际工况的特点以及主要技术参数,确定一种深水管道封堵转接系统的总体方案,并对关键零部件进行详细设计及力学分析。封堵器由锚定机构、密封机构、动力装置、导向装置、液压系统以及快速转接装置等部分组成。本文重点研究封堵器密封机理,分析密封胶筒受力变形过程,明确密封面间的接触压力是衡量封堵器密封性能的主要指标。设计出几种不同的密封胶筒结构,并对其进行有限元仿真对比分析,选择一体式胶筒结构进行详细的优化设计。根据封堵器锚定机构基本工作原理,设计出一种斜面增力机构,通过动力装置提供较小的轴向力而获得更大的径向锚定力。在分析锚定压块受力情况的基础上进行嵌入深度分析,明确外加载荷与嵌入深度之间的关系,并进行有限元仿真分析。对锚定压块进行锚定实验,结果表明放大系数并不是固定值,而是随着外加载荷不断变化的,获得接触面间放大系数与外载荷之间的规律及其对实际嵌入深度的影响,实验结果与理论分析一致,验证了理论分析的正确性,锚定块经过150%过载实验仍然完好,表明了压块强度满足设计要求。管道安装封堵器后会形成突变管路,导致管内流体流态产生变化,建立流体总流伯努利方程,分析管道内液流流态,利用FLUENT对其进行仿真研究,得到流态变化规律。本文利用ANSYS有限元分析软件对封堵器进行模态分析,得到固有频率与固有振型,分析其振动特性,并在此基础上分析封堵器在外载激励下的响应,结果表明由管口处流体变化以及洋流等引起的振动不会对封堵器性能造成严重影响,在此基础上对封堵器进行改进设计,为后续工程样机研发奠定了基础。