随着油气田勘探开发不断向低渗和高温、高压等复杂深部地层发展,钻采工况条件越来越复杂,对封隔器系统的工作性能要求越来越高,并朝着高性能、长寿命、多用途、适应性强和大通径等方向发展,促使封隔器设计开发与制造趋向专业化、精细化,研制产品多样化、系列化。封隔器密封系统是封隔器的关键结构,其中胶筒是核心元件,密封系统相当于封隔器的心脏,密封系统的优劣直接影响甚至决定了封隔器系统在井下工作的成败。目前,针对封隔器密封系统性能研究主要以理论分析和数值模拟为主,密封性能评价方法以最大接触应力为主,设计分析与评价方法均需要进一步改进与完善,缺少用于封隔器密封系统研究与设计的专用平台,无法快速开发出高性能、高可靠性的封隔器密封系统。本文针对封隔器密封系统工作性能进行研究,考虑橡胶材料温度与时间特性,建立了胶筒材料超弹性和粘弹性本构模型,建立了封隔器密封系统工作性能仿真分析方法,提出了以压缩率、线压、面压和密封性能系数K为指标的评价方法,建立了封隔器密封系统流体穿透过程数值模拟方法,最终开发了封隔器密封系统产品研发设计专用自动化平台,为研制高性能封隔器密封系统提供了理论基础与技术手段,为实现封隔器产品设计仿真一体化、产品大数据分析奠定了坚实的基础,提高了封隔器密封系统开发与工程应用技术水平,取得的主要研究成果如下:（1）利用国际先进的试验测试手段,针对封隔器密封系统常规胶筒材料（HNBR）和高温胶筒材料（FPM）完成了不同工作温度条件下单轴拉伸试验（纯拉伸状态）、平面拉伸试验（纯剪切状态）、等双轴拉伸试验（纯压缩状态）、体积压缩试验和应力松弛试验研究,建立了考虑工作温度和应力松弛效应的封隔器密封系统胶筒超弹性和粘弹性材料本构模型。（2）针对封隔器密封系统高度非线性特征,建立了封隔器密封系统工作性能有限元分析方法,提出了以压缩率、线压、面压和密封性能系数K为指标的评价方法,形成了—套较为完善的封隔器密封系统工作性能分析与评价方法。利用该方法,开展了工作温度和应力松弛效应对封隔器密封系统工作性能影响研究,获得了工作温度对HNBR胶筒（23℃、120℃）和FPM（120℃、180℃）胶筒封隔器密封系统工作性能的影响规律,获得了应力松弛效应对HNBR胶筒（120℃）和FPM胶筒（180℃）封隔器密封系统工作性能的影响规律。（3）开展了封隔器密封系统关键结构参数研究,获得了封隔器密封系统胶筒长度、胶筒数量、胶筒隔环和胶筒护帽关键结构参数变化对工作性能影响规律,提出了关键结构影响因素。（4）利用浸入边界法、欧拉和拉格朗日法,建立了封隔器密封系统流体穿透过程数值模拟方法,形成了一套较为完善的封隔器密封系统流体穿透过程仿真前处理、计算求解和结果分析方法。利用该方法,完成了不同胶筒长度、胶筒组数封隔器密封系统流体穿透过程数值模拟研究,获得了关键结构参数对封隔器密封系统流体穿透性能的影响规律。（5）建立了封隔器密封系统关键结构多目标优化设计模型,主要包括:胶筒多目标优化模型、端部胶筒多目标优化模型和胶筒护帽多目标优化模型,开发了适合封隔器密封系统的多目标优化算法;（6）利用多目标优化、过程集成与知识封装技术,开发了《封隔器密封结构性能自动仿真分析与优化设计平台（PSAO）-2018版》,形成了封隔器密封系统结构研发设计专用平台,该系统为开发高性能、高可靠性封隔器系统提供了必要的技术手段,不仅能够使普通产品设计人员快速完成封隔器密封系统仿真分析与结构优化设计,大幅降低了技术门槛,而且提高了产品设计分析一致性和可靠性,降低了产品开发成本。