升沉补偿技术是深海钻井的三大关键技术之一。在深海钻井中,钻井船在海浪的作用下会产生升沉运动。这种运动不仅会影响钻压,严重时可能会威胁生产安全。因此对于升沉补偿装置的研究是十分必要的。本文通过对现有的各种类型升沉补偿装置特点的分析,最终选择了天车型升沉补偿装置。通过分析对比被动式、主动式和半主动式三种供能方式,最终确定了天车升沉补偿装置的方案。并对其中的液压补偿缸进行了重点设计,对其关键部件运用第三强度理论,进行了强度校核。通过对现有模型的简化,建立了天车补偿系统的动力学模型,并列出了相应的微分方程式。接着对动力学模型中的参数进行了研究讨论。得出了活塞直径、蓄能器体积和蓄能器初始压力等三个主要影响装置补偿效果的因素。运用AMESim软件对天车补偿装置补偿效果进行了仿真,采用正交试验对补偿效果影响因素:补偿缸活塞直径、蓄能器体积和蓄能器初始压力等因素进行优化。通过对正交试验结果分析得出了蓄能器初始压力对补偿效果影响最大,并且得到了最优的参数组合。最后又通过AMESim软件对海浪的周期和高度分别采用批处理方法进行仿真,得到了适合于不同海域的参数组合。