我国的海洋油气勘探领域起步较晚,对于海洋石油装备的开发能力较弱,近年来随着海洋战略的实施,我国海上油气生产装备进入发展快车道[1]。水下生产系统是海上石油勘探的关键,而水下控制器则是整个水下生产系统的核心部分,它承担着安全有效控制水下生产系统、保证海洋石油安全、可靠开发的重任。然而,国内目前仍然没有掌握关键技术,更没有成熟产品问世。因此,深海油气田水下控制器的国产化研制,已经迫在眉睫,成为我国发展水下生产系统进程中必须尽快解决的重要课题。基于以上国内现状,本文对于水下控制器进行了研究与开发。(1)本文对深海油气田水下生产系统进行了分析,对水下采油树、水下控制器、脐带缆等主要功能进行了梳理。在对国内外水下控制器研究现状分析的基础上,对深海油气水下控制器进行研究与开发。(2)本文首先对深海油气田水下采油树的工艺流程进行研究,并对水下控制器的控制机理进行分析。确定水下控制器的设计需求和控制功能。(3)本文对水下控制模块(SCM)的硬件进行设计,并进行输入输出点数统计、容量估算以及相关控制模块的选择。该水下控制器以PLC作为控制核心,通过电力载波技术实现基于电力线的通信功能,完成对采油树各回路的逻辑控制、运行监视和故障报警等任务。(4)本文在最大限度满足深海油气田水下生产控制系统的生产要求的基础上,进行控制理论与控制方法研究,并完成控制器的软件设计,实现对于水下生产系统进行稳定、高效的远程自动控制以及现场的手动控制。SCM通过采集各类传感器信息监测系统的运行状态,实现整个系统稳定、安全、可靠、高效的运行。(5)本文最后进行基于King View的主控站人机界面的设计,完成和水下控制器的对接,实现主控站对水下生产设备的监控。该水下控制器已经在美钻能源科技(上海)有限公司投入运行,运行稳定、可靠,具有良好的应用前景。