在石油工业迅速发展的今天，世界发达国家逐渐将目光投向海洋石油上，并从浅海逐渐向深水领域迈进。海洋石油开采中，水下生产系统的投入使用越来越广泛，水下控制模块也随着水下生产系统的应用而快速发展。我国在水下控制模块方面的研究尚处于起步阶段，取得了一定成果，但是和发达国家相比还是有一定差距。水下控制模块是水下生产系统的大脑，用于控制与监测海洋采油设备，水下控制模块的安全可靠对于国家财产、石油设备以及环境保护极为重要，因此，研制一套水下控制模块样机对于水下控制模块的工程实际应用提供了一定的参考和技术经验。此外，我国对水下控制模块的可靠性研究较少，研究水下控制模块的可靠性，对于从设计阶段提高水下控制模块可靠性以及减少水下控制模块的检查维修时间有重要意义。本文研制了水下控制模块的样机，在此基础上分析了液压系统和控制系统的可靠性。　　本文结合相关行业标准，研究了适合1500m水深的水下控制模块方案，包括：机械结构方案、液压系统方案和控制系统方案。其中，为了提高液压系统可靠性，提出一种新的集成式液压阀块，该方案把整个液压系统油路集成在一个圆盘式液压阀块中，对高压油路和低压油路采用对称布置，液压管路分层排布。对水下控制模块的控制系统采用2单元并联冗余控制方案，搭建冗余控制系统的总体架构，并电力冗余、通信冗余、水下电子模块冗余上进行详细设计，并进行硬件和软件的冗余构建。　　根据可靠性理论基础，建立液压系统可靠性分析模型，利用故障树分析方法，对液压系统进行可靠性分析，并评估不同组件故障模式对液压系统的影响。分析并联冗余控制系统并对冗余控制器建立基于马尔可夫链的动态故障树模型，分析控制器参数与系统可靠度关系，比较冗余控制系统与非冗余控制系统的可靠度，在此基础上得出提高系统可靠性的方法。　　对水下控制模块样机进行试验研究，包括水下控制模块的液压系统仿真和测试，通过液压系统的功能测试，验证液压系统的功能完整性；对水下控制模块的控制系统进行功能试验以及冗余可靠性试验，验证水下控制模块的控制系统功能完整及冗余控制系统的可靠性更高。通过与水下分离器进行水下控制试验，记录试验结果，验证水下控制模块具备在水下冗余控制与监测功能。