水下控制模块(Subsea Control Module,SCM)可以实现控制水下采油设备的阀门执行器启闭功能以及监测水下生产设备运行状况的功能,是整个水下生产系统的核心设备。其中,电液复合式水下控制模块是投入使用最为广泛的水下控制设备,但我国在该领域的研发和设计尚属起步阶段,相关技术不够成熟,所以开展电液复合式水下控制模块关键技术研究对于我国提高海洋油气田开发能力具有重要意义。根据电液复合式水下控制模块的功能原理和设计要求进行总体设计。在机械系统方面,对保护罩、压力补偿器和对接锁紧机构等机械结构进行设计;在液压系统方面,制定液压系统方案原理图,设计液压集成阀板,并选型关键液压元件;在电控系统方面,根据其工作原理和控制要求,拟定电控系统总体方案,进行电路和软件设计。根据电液复合式水下控制模块的工作环境和控制要求,对SCM的控制系统—水下电子模块进行散热研究。对水下电子模块内部电子元件进行布局和选型,并确定其散热方式;考虑到设计的电源模块缺乏功耗参数,对24V DC电源模块进行热耗损计算和热仿真分析;考虑到内部含有多个发热电子元件和高压密闭的工作环境,分析水下电子模块热环境形成机制,确定其散热量,并且对水下电子模块运行时的散热进行仿真分析,确保其温升变化满足设计和使用要求。对SCM液压系统的油路和液压阀采用二阶距法进行可靠性分析。引入二阶矩法可靠性分析理论及其矩阵描述,建立油路的液压冲击失效模型和液压阀的磨损失效模型,并建立相应的可靠性函数状态方程,应用二阶矩法计算油路和液压阀在各自失效形式下的可靠度,确保液压油路和液压阀满足可靠性要求,并且绘制相应的可靠性定量关系图,分析其相关基本随机参数变化对于油路和液压阀可靠性的影响规律。根据水下生产系统的FAT测试方案和标准,对电液复合式水下控制模块原理样机进行压力测试和温度测试。在压力测试方面,对SCM样机液压系统进行静压测试,并对样机整体进行承压测试,确保SCM样机在承压状态下的功能性不受影响;在温度测试方面,对样机的控制系统—水下电子模块在高温、低温和高低温循环的环境中进行测试,确保水下电子模块在严酷的温度环境中功能性不受影响。