二层台立根排放系统是一套对钻杆进行排放、运移以及上卸扣的自动化操作系统,系统具有工作效率高,安全性能好及自动化程度高等优点,在石油勘探开发中应用越来越广泛。但是目前自动化钻井技术和设备发展不完善,各个机构的联动难以实现,且传统排管液压系统受温度变化影响较大,难以长时间连续工作。针对以上问题,设计了一套电驱动式全自动二层台立根排放系统,克服了液压系统的不足,其主要组成包括二层台机械手、钻台机械手、动力猫道、伸缩臂式铁钻工和动力吊卡等,并对钻杆的运动顺序及轨迹进行规划,实现各个机构的联合动作。设计的系统具有自动化程度高、占据空间小且受温度变化影响小的特点。本文主要完成以下几个方面的工作:（1）查阅相关工程资料和钻井现场需求,针对钻杆运动顺序和轨迹规划,建立二层台立根排放系统模型。针对各个机构的工作要求以及采用的传动机构,分别对其进行分析计算,选择出合适的伺服电机和电动缸。（2）基于二层台机械手的结构设计,对其进行动力学分析和仿真,分析计算X方向电动缸活塞杆的位移、速度、加速度与手爪机构位移、速度、加速度的参数关系并建立数学模型,结果显示:二层台机械手对电动缸活塞杆X方向运动的线性放大作用明显,Y方向干扰较小可以忽略不计。（3）根据铁钻工的工作条件对铁钻工旋扣钳和冲扣钳进行仿真分析,分析钻杆在旋扣和冲扣过程中的扭矩变化。仿真结果显示:选用的伺服电机与电动缸在钻杆上卸扣过程中满足铁钻工的工作要求。（4）根据立根排放系统的工作要求,对系统关键部件进行静力学仿真分析,仿真结果显示:部件安全系数大于API标准安全系数,满足工程要求。采用研华PCI控制卡对该系统进行初步控制系统设计,并编制模拟接口软件。通过对二层台立根排放系统的研究,完成了电驱动式自动化立根排放系统的设计,对陆地自动化钻井以及先进钻井设备国产化具有促进意义。