高温高压模拟井筒是检测射孔器材性能的重要装置,能够提供与井下环境相近的温度和压力,其加温控制系统是控制射孔器材达到检测所需目标温度的重要保障,故对模拟井筒加温控制系统进行研究具有非常重要的意义。本文基于大庆射孔器材检测中心的高温高压模拟井筒实验装置,建立模拟井筒加温系统的物理模型和数学模型,并对加温控制中温度参数的选择进行分析和优化,而后对PID控制器的调节参数进行整定,为多目标模拟井筒加温控制及温度参数的优化提供了研究方案。简要叙述了模拟井筒加温控制研究的意义及相关背景,并对国内外模拟井筒加温系统的发展和不同机构对于加热炉控制优化的研究进行相关介绍,随后对各章节的主要内容进行简要介绍。基于模拟井筒加温系统中各部分的结构及材料等数据,建立了高温高压模拟井筒加温系统的物理模型,并对内含液体和射孔器材的高压模拟井筒的物理模型进行简化。对常见的传热方式及数值求解方法进行介绍,依照简化模型建立能量守恒方程,建立模拟井筒加温系统的数学模型。利用差分方程将时间、空间区域离散化,将能量方程转化为离散方程。根据实际情况确立传热模型的初始条件和边界条件,并利用数学软件MATLAB仿真计算。通过数值模拟对不同加热温度下射孔器材中心温度、模拟井筒导热能力以及散热量随时间的变化进行分析。采用分段式调温加热法进行模拟井筒系统升温,并利用多目标规划的优化算法对分段式加热法中不同阶段的加热温度进行选取。将不同阶段取值范围中加热温度带入优化流程中,通过计算机仿真计算出不同目标温度下最优的加热方案,并分析不同目标温度下加热温度的选取趋势。采用飞升曲线法求解被控对象的放大倍数、纯滞后时间、时间常数,结合Z-N经验公式对PID控制器中的控制参数进行计算,得出加温系统的控制模型,并对不同调节方式的综合性能进行分析。建立实验系统,规划实验流程后,进行加热炉升温实验与模拟井筒阶段式加热实验,通过对实验曲线进行分析,验证传热模型与优化方案的有效性。