近年来,由于陆地油气资源难以满足人们经济社会的需求,海洋石油开采的规模不断扩大,并逐渐走向深海,随之而来的是钻井平台和各种海洋石油开采设备的数目越来越多。复杂的海洋环境造成水下井口、防喷器等生产系统设备泄漏事故日益增加,与此同时,海洋石油开采过程中,由于地层压力与井底压力的不平衡还有可能造成地裂漏油事件。这些事故的发生,将会造成巨大的经济损失和严重的海洋环境污染,因此,对海洋石油开采过程中泄漏事故的应急处理技术的研究迫在眉睫。水下控油转接技术研究的目的在于对泄漏的水下油气,快速实现临时或中短期转接,最大限度的减少应急处理时间和环境污染。此项技术的自主研发对于打破国外技术垄断的局面,提高我国深海作业的技术水平具有深远的意义。本文在深入分析水下控油转接相关技术的国内外研究现状的基础上,结合系统的技术要求和作业环境,运用设计方法学理论对系统进行总体功能结构分析,提出救援系统实施方案,对控油装置、快速跨接装置、转接系统和监测系统进行设计及控油转接装置样机研制。通过伯努利方程对转接系统转输过程进行定性分析和流体动力学分析,验证转接方案的正确性;对输油管的参数共振进行研究,确定输油管工作的危险海浪频率。对控油转接系统核心组成部分——控油装置进行研究,建立力学模型,在极限平衡条件的基础上,建立稳定性平衡方程,确定影响稳定性的各物理量;通过初步确定的安全入泥深度值,对控油装置进行抗倾稳定性分析、海床承载力稳定性分析、钢板抗腐寿命分析和整体稳定性分析,分析海土指标、海流载荷和控油装置自重之间的关系,得到结构合理、稳定性可靠的控油装置设计参数,最后通过相似原理量纲分析法建立控油装置样机模型。通过转接系统水池试验研究,进一步验证转接原理的可行性;通过控油装置泥池稳定性试验,分析倾角、位移和海流力之间的关系,得到控油装置失稳时的极限倾角;同时进行密封打压试验,通过试验数据与规范要求的对比,结果表明研制的试验样机的入泥深度满足密封性要求。