海底管道运输是水下油气运输的主要形式,由于海洋的环境腐蚀或意外因素造成管道破坏的事故常有发生。海管封堵回接系统可以实现对泄漏管道的封堵,在破损管道切除后将来流端和去流段重新连接,实现海底油气管道的封堵和回接,减少泄漏原油对环境的污染,降低企业的经济损失。海管封堵回接系统的密封结构作为实现封堵和回接的关键部件,是实现泄漏管道封堵,确保封堵和回接不发生二次泄漏。本文以海管封堵回接系统中封堵器的密封胶筒和连接器的金属密封结构为研究对象,对密封胶筒密封性能进行分析,对金属密封泄漏模型进行建立并对紧密等级进行评价。针对封堵器密封胶筒与高温原油和低温海水接触,且橡胶材料力学性能受温度影响较大的问题,研究温度对胶筒密封性能的影响,分析温度对密封胶筒的密封性能和抗剪切强度的影响。为了提高封堵器密封胶筒的密封性能,以提高接触应力、减小剪切应力为目标,采用响应面法对密封胶筒的结构尺寸进行优化。考虑胶筒加工和受压时的不确定性,采用理论和仿真分析相结合的方法对优化后密封胶筒的密封性能及其可靠性进行研究。为了对海管封堵回接系统中连接器金属密封的密封性能进行研究,建立考虑弹性变形向塑性变形转变时的过渡状态的多尺度接触力学模型。通过与Persson模型和Liu模型进行对比,验证模型的正确性。并分析粗糙表面分形参数和等效弹性模量E*对无量纲接触面积和不同变形状态接触面积占比的影响。将金属密封之间未接触区域形成的区域视为毛细管束分形多孔介质,建立了真实气体在分形多孔介质中流动的质量流率和渗透率的数学模型,通过与他人实验数据和数学模型进行对比验证了模型的正确性。分析了二维分形表面的分形参数和孔道内平均压力对质量流率和渗透率的影响。结合所建立的多尺度接触力学模型和真实气体气体流动模型,计算不同接触应力下系统的泄漏量,并通过已有标准对系统的紧密等级进行评价。