近年来,我国原油需求量稳步增加,但我国石油资源不足,人均石油已探明储量仅为全球人均值的1/10,难以满足经济发展的需要。为了提高风险应对能力,我国不仅要大力发展油气勘探和开发新技术工艺,还要在油气田开发中需要使用科学的开发规划方法提高开采效率。目前,我国绝大部分油田已经进入了开采的中后期,投入成本大、产量小、利润下降已经成为这些油田的突出特征。特别是随着含水率的上升,油田开发成本直线上升,如何控水稳油、增加产量、降低成本是当前油田所面临的严峻问题。在前人工作的基础上,本文提出了利用自组织方法(GMDH)预测老区老井措施增油量(存量),并进一步建立了综合考虑增量与存量优化的油田开发规划二层模型;然后,基于改进的差分进化算法设计了该模型的求解算法;最后,利用改进的云模型和灰色聚类方法对多种油田开发规划方案进行优选排序。本文主要进行了以下研究:1.针对老区老井措施增油量指标影响因素的难以确定、随机干扰太大,很多预测方法并没有具体解析式的问题,本文利用了 GMDH方法来预测老区老井措施增油量。以某油田的二氧化碳吞吐措施效果预测为例,本文建立了老区老井二氧化碳吞吐措施增油量预测模型。并将其结果和支持向量机(SVM)预测方法进行了比较,发现利用GMDH方法预测老区井措施增油量效果更好,且可以得到增油量与措施影响因素指标之间的解析表达式。该方法为建立考虑以措施增量的非线性油田开发二层规划模型打下基础。2.结合国内某油田现场实际与最优化方法,在原有工作的基础上,将老井措施增油量加入存量中去,建立了考虑增量、存量优化的油田开发二层规划模型。该模型的上层、下层中的水驱和稠油优化模型是以工作量为决策变量的非线性规划模型,下层中的海上和化学驱优化模型则是以项目优选为目标的0-1规划模型,整个模型是一个非线性二层规划问题。3.前面所建立的优化模型求解是一个NP难问题,本文基于改进的差分进化算法设计了该模型求解的启发式算法。针对传统差分进化算法易陷入局部最优等缺点,本文将固定的缩放因子F和概率交叉因子CR调整成自适应参数;然后,对改进算法结果进行了比较和分析,证明改进的算法的可行性;最后,基于改进的差分进化算法设计了求解油田开发非线性二层规划模型的算法,并以国内某油田的数据为例,对所建模型进行了数值试验。试验结果符合油田开发自身规律,验证了所建立模型和算法的可靠性。4.针对传统云模型无法对距离很近的云进行优劣判别的缺点,本文提出了基于改进云模型和改进灰色聚类方法的开发规划方案优选方法,并对若干个油田开发方案进行了优选排序。该方法对于随机和模糊不确定性的复杂系统的综合评价具有很好的应用前景。