在进行深海石油钻井作业时,浮式钻井船或半潜式钻井平台在海浪作用下产生纵荡、横荡、升沉、纵摇、横摇和艏摇6个自由度的运动。其中升沉会使得部分钻柱随浮式钻井平台进行升沉运动,导致钻头与井底之间的钻压发生变化,降低了效率,增加了成本,影响钻井作业的顺利进行。在恶劣的海况下,钻头甚至会提离井底,引发钻井事故。因此,浮式钻井平台上需要配备一套升沉补偿装置,用以减小平台升沉运动对钻井作业的不利影响。　　 为了确定天车升沉补偿系统关键部件摇摆装置的结构参数,基于Simulink软件系统,建立了摇摆装置的数学模型,对天车、补偿缸和摇臂装置进行了系统动力学数值模拟,分析了摇摆装置钢丝绳倾角、钢丝绳对天车作用力与天车位移之间的相互关系,摇臂装置两个摇臂夹角与补偿缸受力状态的关系。研究表明,摇摆装置的摇臂长度、摇臂下臂固定铰链点位置等结构参数对天车的运动规律、受力状态和补偿性能具有较大影响,天车从最低临界位置向最高临界位置运动过程中,补偿缸受力随两摇臂夹角的增大先减小后增大。计算得到了摇摆装置各摇臂的长度,确定了摇臂下臂固定铰链点的位置参数、补偿缸固定铰链点的位置参数。　　 根据复合式液压缸对天车作用力的变化规律及液压缸的设计方法确定了复合式液压缸内、外缸的内外径、壁厚、行程、活塞尺寸、油口尺寸等结构参数。根据补偿液压缸的压力、气体状态方程及最大功率与蓄能器体积的关系确定了蓄能器的体积为15m3。分析了隔离阀系统的工作原理、特性,确定了隔离阀主阀、感应阀、液控换向阀、常开阀的结构,其他阀的型号。　　 将天车升沉补偿装置的三维模型图导入ADAMS软件中,对天车升沉补偿装置模型进行了调试与分析。对被动、半主动仿真模型进行调试仿真,研究表明,经过补偿后,在被动型仿真中,大钩位移的变化曲线有了良好的改善,半主动仿真模型的补偿效果更好,为天车升沉补偿系统的设计开发提供了重要的技术支持。