在油气资源日益枯竭的背景下,各国纷纷将目光转向了海洋,深水油气开发逐步受到人们的广泛重视。水下生产系统是深水油气开采中的重要组成部分,已成功地应用到世界各大海域。由于水下生产环境恶劣,研究人员不能够对水下生产系统进行方便的观察和研究,通过利用三维建模及可视化技术可以有效的解决这一问题。海底管道是保证水下生产系统开采出来的油气能够顺利输送到终端油气处理厂的关键设备之一。随着海底管道的使用越来越广泛,海底管道泄漏引起的事故也在呈上升趋势,这给运营安全和海洋生态环境带来很大困扰。而目前基于可视化仿真技术对海底管道泄漏问题的研究较少,可视化仿真系统具有可重复使用,经济安全等优点,因此,尝试采用计算仿真技术,对水下生产系统虚拟场景进行可视化漫游,对海管泄漏位置进行可视化仿真模拟,为决策部门的人员制定应急救援措施提供依据。本文在对可视化仿真技术学习和理解的基础上,从可视化开发平台的用户群、功能特点、渲染效果、性价比等方面详细地分析比较了常用的可视化开发平台。依据本课题的研究目的最终选用了3ds Max作为系统的建模工具,选用了Unity3d作为系统的可视化开发平台。运用3ds Max软件建立了水下生产系统中的采油树、管汇等主要生产设备,并将其导入到Unity3d中实现了水下生产系统的虚拟场景建立及可视化漫游。基于管汇+丛式卫星井的布置模式,设计了包括东西两个产区共11口生产井和1口预留井的水下生产系统的虚拟场景。通过分析比较现有的泄漏检测方法,选取了负压波泄漏点定位方法。利用可视化方法演示了负压波产生以及传播的过程。在分析了负压波理论后,对负压波波速的计算公式进行了改进;考虑了温度和压力对负压波的影响,采用循环迭代的方法提高系统的精度。利用改进后的方法建立了泄漏的数学模型,通过Unity3d可视化开发平台对海底管道泄漏进行了可视化模拟。最后通过实例计算验证了系统的可行性。