油水相对渗透率和油气相对渗透率是油气田工程中和油藏工程必不可少的基础数据，它对于提高原油采收率具有很好的现实指导意义。稠油多功能驱替装置就是一套在高温高压环境下测定蒸汽/氮气—稠油相渗的装置。该装置是通过模拟油气藏的温度、上覆压力、地层压力、流动状况等地层参数，并通过精密测量对驱替过程进行记录和数据处理，从而为实际生产提供指导。本文主要是完成了稠油多功能驱替装置的研制并在此基础上对系统进行建模及控制。本文首先根据胜利油田地质院的要求设计系统的流程，然后具体选择需要的硬件设备组建基于虚拟仪器技术的稠油多功能驱替装置系统。系统硬件部分选用PCI-6229数据采集卡和串口电子天平完成数据采集工作，软件部分采用LabVIEW开发软件完成测控系统的编写。该设计最终实现了流程图的绘制、数据波形显示、多路数据记录、图表打印、数据分析控制等多项功能。本文的另一个内容就是对稠油多功能驱替装置系统进行建模并控制。由于系统模型结构未知，所以我们采用系统辨识的方法。在基本粒子群算法的基础上，用了一种改进的混合粒子群算法并把该算法应用于辨识多输入单输出Wiener-Hammerstein和LS-SVM稠油多功能驱替装置模型上。同时通过仿真实验研究表明该优化算法与基本PSO算法相比，精度有所提高，为稠油多功能驱替装置驱油速率的软测量提供了有效途径。在建立稠油多功能驱替系统的预测模型基础上，对系统采用了一种基于最小二乘支持向量机的模型预测控制方法，通过模型的仿真实例应用，比较得到该方法与动态矩阵控制(DMC)相比，可以减小超调量，缩短调节时间，提高响应速度，该方法具有一定的实际应用价值。该装置已经在现场运行半年之久，通过现场运行结果表明，系统操作方便、运行稳定、报警及时可靠，可以应用于实际的测控领域，并且有很强的推广价值。