分层注水作为提高开采率、稳定油藏压力、保证油田稳产的有效途径,在我国石油开采行业被广泛应用。分层注水过程中,流量的控制精度直接影响注水效率,因此对注水流量进行精确控制,对于实现注水精细化管理,提高注水效率和油田开采都是极其重要的。本文首先对分层注水系统以及流量控制原理进行研究,确定控制需求以及控制目标。并根据油田注水流量的特点以及流量控制目标进行方案设计。建立注水流量控制系统的数学模型,同时通过对所建立的数学模型实现仿真验证以及实际验证分析,验证模型的正确性。然后根据油田注水中流量控制对象的非线性及时变性等特点,设计了适合井下流量控制的模糊神经网络PID控制算法。通过在Simulink中对注水流量控制搭建模型,对流量控制实验仿真,并将该模型与常规PID、基于模糊PID和基于神经网络的PID控制比较分析,验证了模糊神经网络PID控制在注水流量控制上的优越性。最后分析流量传感器故障问题,设计流量传感器故障诊断方法,对流量传感器故障进行处理。仿真及实验结果表明,该方法能够有效的验证流量传感器数据,检测出可能出现的故障以及在传感器故障后估计出正常的模拟信号,进一步提高注水流量控制精度,确保注水系统更加高效稳定的运行。