本发明公开了一种海底双层输油管环形空间封堵装置、封堵方法。所述输油管包括外管（14）和内管（13），内管（13）一端从外管（14）内伸出，所述封堵装置包括内套筒式管卡（1）、外套筒式管卡（7），所述内套筒式管卡（1）的一端与外管（14）外壁密封配合，另一端与内管（13）外壁密封配合，内套筒式管卡（1）内填充有密封剂（5）,所述外套筒式管卡（7）套在内套筒式管卡（1）外，外套筒式管卡（7）的一端与外管（14）外壁密封配合，另一端与内管（13）外壁密封配合，外套筒式管卡（7）内填充有混凝土（12）。本发明采用卡中卡形式，配以密封剂和混凝土材料，解决油温变化引起热胀伸长致使密封失效的问题。