现阶段我国的石油资源十分紧缺,石油需求缺口不断扩大。以大庆、胜利油田为代表的国内大多数油田开发已经进入了高含水阶段,其中油田累计产油量不断下降,同时水驱开采的成本亦不断增加,常规的注水调控方式诸如注采速率优化、Bang-Bang型调控等,已无法适应工程实际上的需求。合理调整油藏注水方式,优化配置油井工作方案,提高水驱油藏动用程度,改善油藏开发效果,具有重要的社会经济价值。为了进一步提高油田开发各个阶段的原油采收率,提升油藏水驱效率,本文提出时间-注采速率联立型优化方法,对水驱油藏联立型优化方法的优化效率进行了数值模拟研究。通过概念模型和胜利油田实际油藏,验证了时间-注水速率联立型优化方法在提升油藏采收率、净现值(NPV)等经济指标上的显著成效。将联立型优化方法应用到Bang-Bang型调控优化效率问题的研究中去,以时间-注采速率联立优化得到的最优解为参照,分析从开发初期到高含水整个开发阶段的Bang-Bang型调控的优化效率,讨论了影响Bang-Bang型调控优化效率的因素,包括边界效应、水油驱替特征、注采井井间夹角、注采井井距比,归纳和总结了各影响因素的作用规律。具体内容如下:时间-注采速率联立型优化方法可以进一步提高油田开发各阶段的油藏原油产量和净现值,提升水驱开发效率。在给定总注水速率的条件下将生产过程分成多个阶段,考虑各阶段的时间划分长度以及各阶段内每口注水井注水速率的相关性,通过联立优化分段时间和注水速率以最大化油藏净现值参数。相比于其它常见的注水速率优化、分段产油量优化、累计产油量优化和Bang-Bang型调控优化第调控手段,时间-注水速率联立型优化方法基于全局优化思想,控制变量包含各生产阶段的时间以及各阶段各注水井的注采速率。在生产阶段分段个数给定且总注水速率固定的情况下,时间-注水速率联立型优化的最优注采调控策略为分段注水调控问题的最优解。时间-注采速率联立型优化方法在油田开发的各个阶段,尤其是油田开发中后期的高含水阶段,均可明显提高油田开发效果以确保油田增产,且开采完成时的剩余油饱和度场分布更加均匀,确保了后期油藏的持续开发效率。时间-注采速率联立型优化方法可以在较低生产阶段划分个数的情况下,确保水驱开发效率。该方法可以降低工程实际应用中的注水调控成本及设备维护成本,同时大幅缩减了优化方法的计算时间,具有较高的优化计算效率。研究结果显示,将生产过程分为两段的联立型优化和的生产过程分为四段的联立型优化,对油藏净现值的提升几乎相同。时间-注采速率联立型优化方法可以在较少的生产阶段分段数的情况下,获得相近的增产效果和较高的水驱效率。对于工程实际应用而言,联立型优化可以降低调整油井工作参数的频率,大幅简化油田优化方案的制定和油田操作过程中的步骤,从而有效地降低调控成本,增加油田系统的经济效益。以时间-注采速率联立型优化方法关于累产油的最优解为依据,研究了各生产阶段Bang-Bang型调控优化效率的变化规律。在油田开发初期,Bang-Bang型调控的最优解与联立型优化方法的最优解相同,Bang-Bang型调控即为最优的分段注水调控方式;在开发中期,Bang-Bang型调控偏离最优策略;随着油田开发进入高含水阶段,Bang-Bang型调控的产油效率与时间-注水速率联立型调控仍有一定差距。以时间-注采速率联立型优化方法关于注水方式的最优解为依据,研究水驱油藏边界效应,水油驱替特征,油井分布几何特征对Bang-Bang型调控的优化效率的影响。将各因素的影响规律总结如下:一、对于存在边界效应影响的小区块油藏,Bang-Bang型调控的最优特性与井距比相关,与驱替方式、井间夹角无关,均存在临界井距比,当井距比较大时,Bang-Bang型调控为最优解,当井距比较小时,在开发中期不再为最优策略。二、对于边界效应影响较弱的大区块油藏,当水油相渗曲线满足“活塞式”驱替时,Bang-Bang型调控在各油田开发阶段始终保持最优;当水油相渗曲线满足“非活塞式”驱替时,存在临界注采井井间夹角和临界注采井井距比,当井间夹角小于夹角临界值或井距比大于井距比临界值时,Bang-Bang型调控为最优策略,其它情况下Bang-Bang型调控在开发中后期不再为最优策略,其优化效率下降。综上所述,本文提出了时间-注水速率联立型优化方法,对其在水驱油藏产油量优化问题中的优化效率及驱替效果进行了研究,对其在Bang-Bang型调控优化效率研究中的应用进行了说明。结果表明,时间-注水速率联立型优化方法可以进一步提高高含水阶段油藏原油累计产油量,提升水驱效率,实现水驱油藏增产、稳产的开发效果,对工程实际应用中制定高效的注采调控方案具有重要的参考价值。以联立型优化方法最优的注采策略和净现值优化结果为依据,研究了Bang-Bang型调控在不同生产阶段的优化效率。在初始阶段,Bang-Bang型调控的最优解与联立型优化方法相同;在开发中、后期,Bang-Bang型调控可能偏离最优策略。油藏边界效应、水油驱替特征、油井分布几何特征均对Bang-Bang型调控的优化效率有着十分重要的影响,对于Bang-Bang型调控在工程实际中的应用具有重要的参考价值。