水下控制模块（SCM）在整个水下生产系统中具有重要作用,负责监测和控制水下阀门执行器等设备的工作状态。目前,海洋油气的开采多采用电液复合式水下控制模块,但电液复合式水下控制模块的技术长期被美国、挪威等石油设备公司垄断,致使我国的海洋油气田开采成本太高、周期过长、后期维护困难。研制电液复合式水下控制模块实现SCM的国产化对于我国海洋油气的开采具有重要意义。本文根据渤海油气田的海底环境和采油树的控制需要,确定水下控制模块的总体方案,设计薄壳式的筒体防护、SCM筒体内外压平衡、密封、防腐方案。根据SCM的整体结构和安装方式,设计吊装、对接、锁紧机构。分析定位机构的精度以确定轴套和套筒的相对转角,运用响应面法优化下对接盘（SCMMB）,减小SCMMB的变形以提高对接精度;分析锁紧机构的受力,运用响应面法采用拉丁超立方（LHS）的试验设计方法分析锁紧块的参数敏感性,优化锁紧块以减小锁紧块的最大应力。设计水下电子模块（SEM）的壳体以保护电子元器件,分析SEM壳体的失效形式,运用（LHS）的试验设计方法分析壳体的参数敏感性,以减小SEM壳体的质量为目标运用响应面法优化壳体。根据水深和阀门执行器的压力、流量等参数,设计具有高、低压输出和降压关断功能的液压系统。设计将阀块和上对接盘集成到一起的集成式阀板,建立集成式阀板油路孔的数学模型,运用计算流体力学（CFD）分析其主要油路孔局部压降的影响因素,确定其设计和加工的准则以减少压力损失。分析管路和液压油参数对液压冲击的影响,运用普朗特混合长理论分析阀板对压力冲击的削弱作用,确定油管等液压元件不受液压冲击的影响。建立液压系统的仿真模型,运用AMEsim分析了液压管线参数对阀门开启、液压系统紧急泄压关闭的影响,通过仿真分析确认液压系统具备同时开启两个阀门的功能,确定了连续开启阀门的最佳时间间隔。通过实验验证了所设计的对接机构可以实现精准对接,锁紧机构的锁紧和解锁功能有效,SCM筒体的密封性能良好。对SEM的壳体进行了外部静水压测试,验证了壳体满足强度和刚度的要求。搭建了水下控制模块液压系统的测试平台,对液压系统的基本功能进行测试,验证了液压系统的功能满足要求;静水压测试验证了液压系统无泄露和元件损坏。对SCM进行水池实验验证了水下环境SCM可以控制阀门执行器。