我国油田多数呈多油层、非均质的特点，随着石油后备储量勘探开发面临越来越恶劣的自然环境，如何合理地开发多层油田，提高生产效率，一直是备受国内外关注的问题。目前，开发多层油田最常用的方法就是单管分采分注，而封隔器正是井下设备中的核心，封隔器工作性能的好坏直接影响了油田开采的效率，这就对封隔器提出了更高的要求。封隔器的核心元件是胶筒，胶筒作为密封元件其力学特性是很重要的，胶筒所用材料为橡胶，橡胶材料随载荷的变化应变是呈非线性的，因此，必须建立合理的橡胶材料本构模型。本文中橡胶材料的本构模型采用Yeoh模型，并通过对单轴拉伸试验数据的处理，确定了合理的Yeoh模型常数。在分析了非线性有限元理论、橡胶材料力学性能参数、单元选择、网格划分、加载方式等的基础上，利用ANSYS有限元分析软件建立了胶筒的有限元模型。将有限元分析结果与试验结果进行对比，两者的吻合度良好，满足工程需求，证明了本构模型与有限元模型的正确性。针对Y341-114型注水压缩式封隔器，建立不带端部保护装置的胶筒有限元模型与带有端部保护装置的胶筒有限元模型，重点研究了这两种有限元模型在不同坐封载荷下胶筒与套管之间的接触应力大小与分布规律、胶筒压缩距的大小以及肩部“突出”对胶筒与套管之间接触应力的影响，并将两种胶筒模型的分析结果进行比较。研究结果表明：两种模型中，胶筒的接触应力均是随坐封载荷的增加而增加，并且作为加载端的上胶筒增加幅度最大；压缩距、肩部“突出”同样是随坐封载荷的增加而增大，但是带有端部保护装置的胶筒中在同样的坐封载荷下，胶筒与套管之间接触应力更大，压缩距更大，肩部“突出”更小。可见，肩部“突出”影响胶筒的密封效果，而端部保护装置可有效减小肩部“突出”，提高胶筒的密封性能。根据两种胶筒模型的分析结果，即端部保护装置能够提高胶筒的密封效果，提出了在三个胶筒的两端各加上端部保护装置。对该结构进行有限元分析，结果表明：在相同条件下，该胶筒结构能够增大胶筒与套管之间接触应力，增大压缩距，密封效果更好。