近年来,随着矿物燃料需求量的逐渐增大,浅层、中深层的油气井的开采量已经无法满足整个社会对能源的需求。随着各种新技术的发展和成熟,全球的油气资源开采已经呈现出向深海、陆地深层甚至是超深层等原先因技术限制而无法触及的领域发展的趋势。据统计,我国可开采石油资源总量超过200亿吨,但是其中大部分处于陆地深层或深海等开发难度较高的区域。因此设计生产性能更好、钻探深度更深的钻机设备,实现陆地深层、超深层和深海油气突破,扩大油气钻探开发的范围,就成为我们今后设计研究的主要方向。绞车是钻井机械的重要组成部分,它在整个钻井工作过程中需要承担起下钻具、下套管、调节钻压、悬持静止钻具、送进钻具、起吊重物以及井场中其他辅助工作。因此,绞车一旦出现问题,将直接影响到整个钻井作业的效率及现场设备和人员的安全,甚至造成已完成井眼的坍塌,使整个钻井作业作废,造成严重的经济损失,所以研究设计高可靠性和性能的绞车是非常有必要的。我国早在2010年就公布了 15000米钻机绞车的相关技术参数和标准,但是目前国内钻机设备中并没有成熟实用的15000米钻机绞车出现。因此,对理论提升深度最高可达15000米的钻机绞车展开研究,实现我国陆地深层、超深层及深海油气资源的突破,实现我国石油资源接替的目标。符合当前钻机绞车发展趋势和国内钻井行业对更高性能钻井设备的需求的。本文以我国2010年发布的SY/T5532-2010《石油钻机绞车》所规定技术参数为设计标准,借鉴前人的相关研究理论和成果,对15000米钻井绞车进行设计研究。首先,深入了解和学习国内外钻井绞车的设计准则、规范以及相关的文献,从石油钻井绞车的结构组成与工作原理入手,确定适用于绞车系统的最佳整体方案,以相关设计准则为依据,对绞车系统的滚筒、刹车系统、传动系统等主要零部件进行分析以及结构参数设计计算,为仿真分析提供参数和理论支持。其次,建立JC150DB钻井绞车系统的起升系统物理模型,并利用AMESim运动仿真软件对该绞车起升系统进行不同工况下的运动仿真,得到该绞车起升系统在不同工况下系统的动载系数及各零部件不同的运动特性,并对不同零部件的运动特性进行分析。最后,根据绞车起升系统在不同工况下的运动特性,对绞车主要受力部件滚筒进行有限元分析,以确保滚筒在不同工况下的安全性。