水下生产控制系统被用来控制和监测水下采油设备的正常运行，而水下控制模块（SCM）是水下生产控制系统的关键部分。国内对于水下控制模块和水下控制系统研究较国外尚处于落后阶段，为提高我国在水下生产环节的自主性，本文对水下控制模块结构及其液压系统进行详细设计，研制一台水下控制模块样机，并对其功能进行试验。　　论文在对水下生产控制系统和水下控制模块的功能、工作原理研究的基础上，提出一套水下控制模块总体设计方案，包括水下控制模块机械结构方案、液压系统方案和水下电子模块（SEM）电控方案。完成水下控制模块布局设计，确定对接锁紧方式实现对水下控制模块的安装与固定；将液压系统分为水上液压动力源、液压管线和水下液压控制系统三部分，并对各部分设计要求及组成进行分析；确定SEM与主控站信息传输方式及SEM内部电子元件组成。通过对水下分离器控制系统分析，提出水下控制模块对水下分离器控制试验方案及流程。　　针对水下控制模块更换作业要求，设计一套可供水下机器人操作的锁紧机构及一种新式单边定位销对接构型。计算水下机器人进行锁紧操作时最大工作扭矩，并对单边定位销对接精度进行分析；应用响应面法和多目标遗传算法对水下电子模块耐压壳体进行结构优化，实现对耐压壳体的轻量化。并对SEM壳体密封结构进行仿真分析，根据O型圈所受应力随密封结构尺寸变化规律，确定密封结构尺寸；在水下控制模块液压系统总体方案设计的基础上，考虑水下阀门执行器快速开启与关闭要求以及管路液阻对执行器开关响应的影响，对水下控制模块液压系统中各段管路管径、水上和水下蓄能器及电液换向阀相关参数进行设计计算。并根据计算结果对水下控制模块液压系统多工况进行仿真分析。结果表明，液压系统设计满足工况要求。　　完成水下控制模块样机性能试验和对水下分离器控制试验。水下控制模块样机性能试验包括：锁紧对接功能试验、密封性能试验及SCM液压系统试验。搭建水下控制模块对水下分离器控制试验平台，并在5米深水池中进行试验。试验结果表明，水下控制模块能够控制水下执行器开关和采集水下分离器上各传感器数据，验证了水下控制模块控制与监测功能，满足设计要求。通过试验实际数据与仿真结果进行对比分析，验证水下控制模块液压系统设计的合理性。