深海钻井时,钻井平台会受到海浪、海风及海流等自然环境的影响而产生升降运动,影响钻井效率和质量,降低钻头使用寿命。因此,需对钻杆柱进行升降补偿,以使井内钻具以及钻头相对于井底位移保持不变,从而实现恒钻压钻进。根据钻具弹性变形和钻压之间的变化关系设计了深海石油电驱钻机升降补偿模拟装置。石油钻机升降补偿模拟装置由机械本体和控制监控系统两部分组成。该装置中的海浪模拟凸轮机构推动钻井平台产生升降运动,带动加载钻杆产生位移,导致加载钻杆内置弹簧长度改变使大钩拉力产生变化。PLC将大钩拉力传感器检测的拉力信号与给定值比较运算,并将结果转换为电信号输出给启动转矩大、响应速度快的伺服电机,进而实时调整绞车的转向及转速,稳定大钩拉力,实现自动补偿与海浪干扰的动态协调。在升降补偿模拟装置运行的同时,计算机组态实时监控实验装置的相关参数。经实验分析证明,该模拟装置能够达到稳定钻压的目的。