封隔器是试油与完井作业中关键的井下工具,近年来高温高压完井作业过程中,经常发生封隔器异常坐封及异常失效问题。为了更准确地找到封隔器失效原因,绘制完井封隔器性能信封曲线,开展高压油气井完井封隔器系统力学特性分析及工作行为仿真研究。以完井作业中常用的7吋THT永久式封隔器为研究对象,从封隔器系统整体角度出发,采用理论研究和数值仿真相结合的方法,对封隔器安全性与可靠性进行研究。综合考虑完井封隔器系统的材料、几何、接触非线性特征,应用有限元理论,以Mooney-Rivlin应变能函数建立非线性材料模型,处理几何、接触非线性导致的难收敛问题。建立THT封隔器三维有限元模型,考察得到正常坐封载荷和临界载荷作用下封隔器关键零部件的应力分布规律,应用控制变量法研究封隔器密封性能、锚定性能的影响因素。提出考虑套管的封隔器系统失效形式、失效判据以及胶筒敏感度系数指标。基于封隔器系统失效理论,研究完井封隔器性能信封曲线的绘制方法及应用。研究表明:THT封隔器三胶筒与套管之间有着良好的密封状态,分布在胶筒与套管间的接触应力并不均匀,从加载端到约束端的变化成近似线性递减,上胶筒的接触应力最大,中胶筒次之,下胶筒则最小。随着胶筒个数的增加,胶筒接触压力沿远离压缩端方向依次降低;胶筒的接触压力随摩擦因数、材料硬度的增加而非线性降低。THT封隔器卡瓦与套管间的接触应力分布不均匀,远离楔形体的卡瓦与套管的接触应力明显小于靠近楔形体的。卡瓦牙顶角在80°(相较于70°、90°)时,既能保证卡瓦牢靠的锚定在套管上,又可以避免卡瓦塑性变形过大。卡瓦牙倾角在70°(相较于60°、80°)时,既能保证套管不会因为卡瓦咬入过深而损坏,又可以获得良好的锚定性能。基于封隔器系统失效判据,得到了封隔器性能曲线的绘制方法及其在作业中的应用方法;研究结果表明完井封隔器系统工作行为仿真结果与工程实际基本吻合,基于系统角度建立的封隔器密封完整性评价体系的应用使得封隔器设计、使用更为安全。