采用浮式作业平台进行超深钻井作业时,必须利用升沉补偿系统来维持钻柱底端钻压的稳定,以保证超深浮式钻井作业的安全和效率。由于超深钻井作业的钻柱很长,难以直接用钻柱底端的钻压作为升沉补偿系统的反馈信号;其钻压的控制往往是由升沉补偿系统对钻柱上端的大勾进行位移补偿来实现的。钻压的变化范围与大勾位移变化范围之间的关系取决于升沉补偿系统的负载即钻柱的刚度。本文主要研究钻柱的刚度以及刚度对钻柱升沉补偿系统的补偿性能影响。仿真研究和试验研究相结合的方法是验证解决问题的最佳途径。为了探究升沉补偿系统钻杆刚度与升沉补偿精度之间的关系,做了如下工作:1、在了解深海钻柱工作流程后,完成钻柱升沉补偿系统负载的轴向受力分析,利用仿真软件和理论计算对钻柱轴向当量刚度进行求解,得出了钻柱的轴向当量刚度和在安全钻压下轴向变形量。2、利用量纲分析法推导出实验室模型与实际模型之间的联系,完成实验室模拟负载的弹簧刚度和质量块的选择。3、利用AMESim软件建立基于开式变量泵和比例阀的绞车型升沉补偿模型系统的仿真模型,分别对伺服电机控制绞车和比例阀控制绞车的速度特性进行了仿真分析;利用Simulink和AMESim联合仿真,完成了对绞车型升沉补偿模型系统的控制系统的设计;通过仿真,分析了钻柱升沉系统的补偿范围与钻柱刚度之间关系。4、根据绞车型升沉补偿系统试验台控制原理,搭建基于开式变量泵和比例阀的绞车型升沉补偿模型系统的搭建,通过实验验证钻柱升沉补偿系统的补偿范围与钻柱刚度之间的关系。