随着时代发展,陆地钻井逐渐转向海洋钻井,而钻井立管是海洋油气开采的重要装备。立管系统的安全性越发受到重视,保障系统安全,维护系统完整的功能是油气生产必须关注的问题。本文基于以上原因,对比国内外相应安全节产品,开发了应用于钻井立管系统的新型安全节,开展了立管安全节的结构设计和力学性能分析。本文首先探讨了立管安全节设计的几个原则,对比安全节不同部署位置的优缺点,确定了本文设计的新型安全节的应用范围。在调研国内外立管安全节研究现状的基础上,分析了其特有的功能以及结构形式,明确了新型安全节的工作原理、功能和结构。根据已有设计,制定了其上下连接方式,保障了兼容性。并根据新型安全节的主体结构,设计了附属结构。应用Solidworks软件,建立了新型安全节的结构模型,分析了整体功能构造,进行了干涉评估。应用ABAQUS软件,对新型安全节进行了静力学分析。通过强度校核,确保新型安全节在工况条件下能够有效运行,在给定的载荷条件下能顺利断开。在额定的断开拉力条件下,新型安全节主体结构良好,弹性螺栓能有效断开,从而维护立管系统其他装备的安全。在新型安全节的动力学分析中,根据钻井时的南海海况环境参数,选择了适当的海流和波浪模型。运用OrcaFlex分布对应用新型安全节和未应用新型安全节的立管系统进行模拟,得到了立管系统中的应力、弯矩和张力等结果。通过分析,发现上部立管系统最大弯矩出现在靠近上方浮式钻井结构处,下部立管系统最大弯矩出现在靠近井口处。加入新型安全节的立管系统的弯矩、最大有效张力和应力都有明显的区别。