海洋资源已随着陆地资源的日益枯竭逐渐成为世界各国激烈争夺的焦点，为了减轻我国对国外技术的依赖，海洋油气田开发、走向深水也成为我国必要的战略选择。本文以中海油“水下分离器及相关技术研究”项目为依托，重点研究了一种可回收式卡爪连接技术。可回收式卡爪连接是一种新型、快速的管道连接方式，应用于深水油气田管道的连接作业。根据设计参数的要求，研制出一套适用于6吋海底石油管道的立式可回收式卡爪连接器。本文在深入研究国内外卡爪式连接器相关技术的础上，重点探讨了可回收式卡爪连接器的总体设计方案；剖析了水下可回收式卡爪连接器的作业流程、原理、结构以及液压系统组成，对连接器及其安装工具及液压系统进行了系统的设计，并进行了接头核心部件力学分析，并利用ANSYS Workbench分析工具，对连接器接头核心部件进行力学分析，验证结构的合理性。在此基础上，针对卡爪连接器应用于海底石油管道连接以及管道内部高温高压、外部低温高压的工况，研究了管道接头密封技术，分析了锥面与球面密封的密封机理，推导出了其密封比压公式；根据密封比压公式进行了密封圈密封面结构的改进，剖析了机械密封的泄漏形式以及泄漏通道的微观形貌，探究了法兰泄漏原因及方式，建立了其泄漏率的数学模型。本文最后通过连接器陆地功能试验、陆地性能试验，分别验证了连接器功能原理的正确性和密封性能的可靠性；通过海试安装试验探寻真实海洋环境对连接器作业过程的影响；通过新型密封圈内压试验验证了密封圈结构改进的正确性。最终，验证了可回收式卡爪连接器结构合理、功能完善、性能可靠。