通过调研,掌握了国内外石油钻机的发展现状与趋势,对现有的在用交流变频电驱动钻机进行了分析,了解了其优缺点,为进行电驱动钻机的深入分析奠定了基础。为深入研究交流变频电驱动钻机起升系统的动态特性,本文结合钻井工艺及电驱动钻机的工作过程,对交流变频电驱动钻机起升系统的运动学和动力学进行了理论分析。建立了考虑钢丝绳和井架弹性的起升系统力学模型,即三质量、两自由度的振动系统,推导出了交流变频电驱动钻机起升系统的运动微分方程组。首先在不考虑钻柱与井壁摩擦阻力情况下,对该微分方程组进行了理论求解,得到了起升系统的振动频率、系统的响应和大钩的动载系数,并分析了大钩位移波动和加速度波动特性。然后结合实际的钻具组合和JC30DB-WZ型交流变频电驱动绞车的工作特性,在考虑钻柱与井壁之间摩擦阻力的情况下,得到了微分方程初值问题的数值解,并对求解结果进行了详细分析,得到了考虑摩擦阻力情况下的动载系数。分别对初速度为零和初速度不为零两种工况进行了讨论,为提高绞车控制精度提供了依据。为进一步深入研究钻柱与井壁摩擦阻力对起升系统的影响,在同时考虑电机特性和摩擦阻力的情况下,本文采用了ADAMS仿真软件,对JC30DB-WZ型交流变频电驱动单轴绞车起升系统进行了仿真计算与分析。结果表明:交流变频电驱动钻机在起升过程中存在动载,动载系数会随着起升条件的改变而改变;由于钻柱是直接下放到井底的,在起升过程中,钻柱与井壁之间会产生摩擦,这就使得起升过程的平稳性变差;当考虑钻柱与井壁摩擦产生随机载荷后,加剧了起升过程的不平稳性,使得大钩动载荷增加,滚筒与大钩速度呈现出明显的不均匀性。