对于注水开发油田,不仅需要研究单采油井、单注水井生产优化问题,还需要研究在有限的地面采出液处理能力、供电能力、注水能力等约束条件下,采油井之间如何分配产量及电量,注水井之间如何分配水量,采油井与注水井之间如何保持动态注采平衡,从而实现在地面约束条件下油田高效开采等问题。为此,提出了多采油井与注水井组成的井生产系统协同生产优化问题。本文首次以注水油田开发中的全部采油井与注水井为研究对象,以全部单井生产工艺参数为优化指标,以油田产量、注水量、能耗等整体生产指标为优化目标参数,研究建立了油水井系统协同生产优化数学模型。为了便于模型求解,创造性地应用多学科协同优化MDO方法,对模型进行分解简化为:单采油井生产优化、单注水井生产优化及在单井生产优化基础上的多井组合优化。①以采油井PVT模型、多相管流模型、流入动态IPR模型、举升专用设备生产模型为基础,研究提出了适用于不同人工举升方式的通用采油井生产优化模型及求解算法,并就三种常见人工采油方式(气举、有杆泵、电潜泵)油井生产优化设计给出了具体算法。②基于物质平衡及近井地带渗流等相关理论,应用注水、采油井之间的生产动态响应资料,采用多元线性回归方法,研究建立了油水井之间动态连通定量关联系数计算方法。在此基础上,结合物质平衡、注水井生产节点分析方法,研究提出了“以采定注”的注水井生产优化求解算法。③创造性地应用遗传算法,研究建立了油水井协同生产组合优化决策遗传算法计算模型,给出了求解算法。基于上述理论与方法研究,研究开发了包含采油井、注水井、注采系统在内的,油水井生产系统一体化模拟分析评价与优化决策集成软件系统。选取某海上油田,应用该软件系统,分析评价了目标油田生产井现状与潜力,提出了以注水、采油井为核心的整体生产优化方案,对矿场生产管理具有实际指导意义。矿场应用成果验证了本文研究得到的方法与软件系统简单易行,计算分析结果可以满足矿场要求。