随着海洋石油开采逐渐向深海迈进,需配套一系列适合深海开采的技术和设备。水下生产系统在深海开采中具有显著的技术优势和可观的经济效益,是目前深海开发的常用模式。电液复合控制系统是水下生产系统深海开采的主要控制形式,通过脐带缆将水面电力、液力输入到水下,控制水下阀的操作,从而保证水下油气的安全生产。水下蓄能器是电液复合控制系统中重要的辅助动力源,确保水下阀快速反应。常规蓄能器应用于深水会面临效率低、内压过大、体积大、可靠性低等问题。有必要研究适合深海开采的水下蓄能器。本文通过分析常规蓄能器有效容积率和水深的关系,指出常规蓄能器深水应用的缺陷,并依此提出压力补偿措施。在参考常规蓄能器结构,并充分调研压力补偿蓄能器国内外研究现状的基础上,提出了深水活塞式压力补偿蓄能器方案。基于压力补偿原理,确定了活塞关键尺寸关系。根据深水活塞式压力补偿蓄能器工况,结合有限元仿真,开展了蓄能器的缸体、端盖和腔室的详细设计。开展了蓄能器静密封分析,对比分析了常规O型密封圈和哑铃型密封圈在压缩量、密封间隙和工作压力等方面的密封性能,并优选出哑铃型密封为蓄能器静密封结构。同时,根据活塞的运动规律和受力规律,开展了单向受压的直角滑环式组合密封和双向受压的c形滑环式组合密封分析,分析了密封间隙、活塞速度和压缩量对密封性能的影响。最后,基于SimulationX软件搭建了水下生产控制系统的仿真模型,结合所设计的压力补偿蓄能器开展了仿真验证。通过本课题的研究,使国内逐步掌握水下蓄能器的设计技术,有助于推动国内水下生产装备的国产化进程。