油田小修作业的自动化一直是制约修井作业效率提高与整体技术发展的关键问题。本论文主要针对小修起下作业要求,从工艺原理、机构选型设计、配套部件设计方面进行综合选型研究,力图为油田小修作业自动化,提供一条新的思路。小修作业过程的自动化改造必须以减轻工人劳动强度和提高作业效率为目标。为此,本文首先分析了常规修井作业工艺流程,提出工艺操作与辅助操作的概念;分析了常规起下作业的效率及其影响因素,提出了实现并提高自动化作业效率的可行性方案;为新型自动化作业设备设计,确定了合理的工艺原理。接着,本文从功能层设计入手,提出了循环起下的自动化起下作业系统设计方案;设计了链式循环起升机构,并对比了两种起升方案的工作原理、工艺流程;针对单链循环起升机构进行了链传动系统的详细设计以及配套装置的设计选型。同时提出了独立的管柱处理系统的设计方案,包括管柱传递机构与管柱排放系统两部分;对管柱传递装置的进行了详细的机构设计,提出了立式管柱排放系统的工艺流程与设备主要机构的设计方案,并对其主要结构进行了力学强度分析。最后,根据已经完成的自动化起下作业系统各主要执行机构的设计方案,对动力传动系统进行了详细设计;根据预设的管柱起升运动规律,对起升机构进行了运动与动力学分析,结合实际起升过程中的负载变化规律,得到动力传动部件的性能要求,提出了动力传动方案的选型设计;确定了功率与速度控制方案,完成了起升机构的液压回路方案设计。本文提出的起下作业工艺合理、高效,配套设备自动化程度高,能够有效的减轻工人劳动强度,提高整体作业效率;该独创性的小修作业机设计思路与方法,对于自动化钻修技术的发展具有重要的参考意义。