随着钻采工艺不断向高温、高压和复杂深部地层方面的发展，石油开采作业的工况条件也越来越复杂，对试采过程中所使用的关键工具——封隔器提出了更高的要求，并将朝着高性能、多用途、适应多种工况、寿命长、设计简单、大通径、密封材料具有更好弹性的方向发展。目前国内外针对封隔器的研究工作主要集中在封隔器系统受力分析、新产品开发、结构改进、封隔胶筒元件的井下工作性能分析、胶筒及封隔器室内试验研究等几个方面。 本文采用非线性有限元分析方法，模拟了封隔器胶筒与套管之间的接触应力，分析了封隔器结构、橡胶材料力学性能参数、加载方式等因素对封隔器密封性能的影响，以此优化封隔器结构参数。本文采用超弹材料曲线拟合方法确定了橡胶材料力学性能常数，并以外径为φ114nma的胶筒和φ139.7mm的套管间的接触关系分析了单胶筒、双胶筒、三胶筒组合结构参数与接触应力之间的关系，计算了端面斜角、侧面斜角、胶筒长度对单胶筒密封性能的影响，研究了“防突”装置、加载方式、摩擦系数以及橡胶硬度等对胶筒组合密封性能的影响。 计算表明，端面斜角为40°～50°时胶筒和套管间的接触力最大；侧面斜角为1°时较优；胶筒长度为80mm左右时最好。“防突”装置的使用，能够增加压缩距，进而提高胶筒和套管间的接触应力，胶筒组合与套管间的接触应力以及轴向载荷都随压缩距的增加而增加，加载端的接触应力增幅最大，在压缩距相同的情况下，胶筒和套管间的接触应力随材料硬度的增加而增加。摩擦系数和加载方式对接触应力的影响较大，同等压缩距的情况下，摩擦系数越大，加载端产生的接触应力越大，因此要根据封隔器承受的压差方向确定对胶筒组合的加载方向。 本文对原Y221-114型封隔器胶筒的力学性能进行了分析，并提出了胶筒结构改进方案，即把原来端面斜角60°改为45°，垫圈外径尺寸从原来的φ102mm增加到φ113.5mm，从而提高了封隔器胶筒与套管间的接触应力。同时，本文还提出了一种三角形截面的垫圈结构，这种结构在压缩胶筒过程中，能够同时提供轴向和径向压缩，也就提高了胶筒和套管间的接触应力。