井下安全阀和井口安全控制系统分别是井口安全系统的执行和控制机构，直接决定着井口安全系统的使用性能。目前国内的井下安全阀的研制还处于起步阶段，存在着密封性差、结构复杂、通径较小等缺陷；与此同时井口安全控制系统多为液压控制或气液混合控制，在长期的使用中存在引压不准确、动力源缺乏、元器件故障、压力检测元件灵敏性能差等一系列问题。本文在充分借鉴国内外在井下安全阀和井口控制系统设计上的先进经验的基础上，借助先进的有限元分析软件和三维建模工具，自主设计了一款可下入深度达1000米的井下安全阀。在该设计中，为井下安全阀内部添加了一种自平衡机构，为井下安全阀在超深井中控制管线的漏失问题提供了一种解决方案；将传统的板型阀板重新设计为球形阀板，极大的减少了阀板所占据的空间，增加了安全阀的流通通径；将阀板与阀座的锥面密封改为球面密封，增加了密封面，提高了密封性能；利用有限元的瞬态分析理论，模拟阀板在打开时与中心管的撞击过程，提出了阀板在设计过程中强度校核的新方法。此外，文中还对现行的井口控制系统进行了改进，在充分利用防爆控制理论的基础上，设计了一套电液控制的井口安全控制系统，将电路控制引入到井口安全控制系统中，与液压控制相结合，设计出满足井口控制所需功能的液压控制回路和电路控制回路。之后根据系统的需要，在充分考虑系统抗爆性能的条件下，完成对控制回路中用到的各元件的选型和设计，最终建立三维模型，完成对控制系统的布局模拟。