海洋平台钻柱的升沉补偿装置是海洋钻井装备的重要组成部分。在深海钻井中所便用的半潜式钻井平台或浮式钻井船在波浪作用下将产生周期性升沉运动,这种升沉运动会严重影响井底钻压,降低钻井效率,缩短钻具的工作寿命,并且导致操作存在安全隐患,从而可能造成巨大的经济损失。因此必须对钻柱的升沉运动采取有效的补偿措施。本文对目前现有的钻柱升沉补偿系统结构、工作原理及特点进行了对比介绍,分析各种升沉补偿系统的优缺点；利用非线性方法研究了平台在规则波浪作用下的升沉运动,建立了被动式升沉补偿系统的空间状态方程,并通过Matlab编制了对应的计算机程序进行求解,分析了被动式升沉补偿系统的补偿效果。目前使用的升沉补偿系统按照能量供给方式主要分为被动式升沉补偿系统和主动式升沉补偿系统,本文利用AMESim仿真软件建立了两种系统模型,对两种系统进行了动态仿真,从补偿效果和精度上对两种系统进行比较分析,并且分析讨论了影响系统补偿效果和精度的主要因素。通过前面的比较分析,提出了新型钻柱升沉补偿系统的设计方案,说明其工作原理,并对系统的结构尺寸参数及液压控制系统进行设计计算,然后利用AMESim仿真软件对新型升沉补偿系统进行动态仿真,不仅对比分析了新型升沉补偿系统的补偿效果和精度,同时还分析了新型升沉补偿系统与主动式升沉补偿系统的能耗问题,从而验证了新型升沉补偿系统的可行性,为升沉补偿系统的优化提供了丰富的理论基础。