石油作为国家经济发展的支柱性能源,对国家经济结构和走向起着举足轻重的作用。在我国石油资源本身非常匮乏的情形下,国民经济的快速发展导致我国石油需求缺口持续扩大和石油进口依存度不断提高。目前,我国已成为仅次于美国的第二大石油需求国,每年新增石油需求约占世界新增石油需求的三分之一左右。自从1993年我国首次成为石油净进口国以来,石油对外依存度一路攀升,2012年中国进口原油2.85亿吨,石油进口依存度达到58.7%。在中国能源研究会发布的《中国能源发展报告2012》中,预计到2015年,中国石油进口依存度将超过60%,能源安全形势严峻。目前,以大庆、胜利油田为代表的国内大部分油田都已进入中后期开发阶段,油田产油量不断下降,开采成本不断上升,经济效益逐渐变差,使得我国油田生产经营面临着极为严峻的考验。解决我国的能源安全问题,一方面要扩大同国外的石油合作,另一方面要对老油田进行内部挖潜,通过有效的油田开发规划,优化油田资源配置,从而在降低油田生产经营成本的基础上,确保原油稳产,实现油田资源的合理利用。油田资源配置系统错综复杂,在油田开发决策时需要考虑经济、政策等一系列因素,本文在对油田开发现状进行效果评价的的基础上,确定油田处于中后期开发阶段,为了确保油田的稳产、增产,根据剩余油的分布规律,采用多目标优化决策的方法,优化中后期油田的开发规划,实现油田资源的合理配置。主要的研究内容有：(1)油田开发效果评价。目前,绝大多数油田都把注水开发作为油田的首选方式,对于大庆油田而言,注水开发方式仍然是中后期开发的主要措施与方法,因此在制定油田开发规划方案之前,需要首先掌握油田现阶段的开发现状,包括油田的产量、含水率以及注水利用率等信息,在此基础上,及时有效的进行油田开发效果评价,确定油田所处的开发阶段,并评估油田的开发潜力,改善油田的开发效果,提高油田的采收率和经济效益。本文主要对油田南北区块的含水规律、注水利用率等注水开发效果进行评价。(2)剩余油分布预测及增产对策研究。在油田的开发后期,我们的主要任务就是以剩余油的饱和度为主要的研究对象,进行定量化、精细化以及动态化的油藏描述。本研究在杏西油田历史数据的基础上,通过油藏数值模拟预测剩余油的分布情况,研究发现剩余油的数量和规模平面上分布过于零散,挖掘的难度越来越大。因此,根据主力油层和非主力油层不同开采特征,需要采取不同的增产对策,以确保油田的稳产、增产。通过数值模拟掌握剩余油的储量及分稚状况,也为以后油田开发方案的优化调整提供相应的数据支撑和可靠依据。(3)油田产量优化的多阶段目标规划模型。包括油田产量最优构成模型(解决自然产量、措施产量、老区新井产量和新区新井产量的最优构成问题)和油田产量最优分配模型(解决油田总产量合理分配到下级开采单位的问题),通过分阶段的思想,考虑产量优化的阶段性效果,将上一阶段的开发规划和投资决策作为下一阶段制定开发决策的依据,对油田不同层次的开发指标进行优化,实现油田的自身效益。(4)不同优先级的油田增产措施多目标规划模型。选择影响剩余油产量的各项增产措施为决策变量,确定油田生产决策的产量目标和成本目标,通过改变决策目标的优先次序,来研究决策者偏好在油田中后期增产措施优化中的影响。决策者需要根据目标的轻重缓急和油田的实际情况,投资适当的增产措施,确保油田的稳产、增产。(5)油田开发优化的多目标双层规划模型。针对油田组织结构越发复杂的现状,将油田看作一个双层结构,上层为油田总公司,制定油田的最优规划,下层为油田下级各采油单位,在完成油田下达的任务的基础上,可以根据实际追求自身的利益,通过上下层不同的决策主体相互协调,从而达到整个油田系统的效益最大化。(6)多目标进化算法NSGA-II。由于上层的决策会影响下层的决策,多目标双层规划模型的约束条件随时间推移呈现动态变化的特点,决策环境不断发生改变,这就要求算法除了在固定的进化环境内尽可能多的搜索到Pareto解外,还要能探测到进化环境的任何微小的变化,并对环境变化做出正确的响应,确定新环境的进化参数。基于这些考虑,设计进化算法NSGA-II求解多目标双层规划模型,并对算法的收敛性、均匀性两个性能进行分析。基于多目标优化模型和满意解的筛选方法,以大庆杏西油田中后期的开发规划为实例,研究为了达到国家能源发展“十二五”规划中能源结构调整和保持产量稳步增长的目标,油田总公司和下级采油单位,如何安排生产任务,有针对性的投资、建设油田基础设施,最终提高油田的经济效益、能源效益和社会效益。得到的主要结论有：(1)通过对杏西油田历年的产量规律、含水规律、注水利用率等注水开发效果进行评价,发现杏西油田处于油田开发的中后期阶段,存在含水率不断升高、水驱控制程度低、注水井套管损坏严重等问题,为了确保原油的稳产、增产,需要制定有效的开发规划方案,有针对性的投资压裂、补孔、堵水和大修等增产措施,提高油田资源的合理利用。(2)建立的产量优化多阶段目标规划模型,满足了油田中后期开发决策的需要,决策者可以根据目标的轻重缓急和决策偏好制定开发方案。该模型采用分阶段的思想,考虑资源、工作量和资金等多个约束,较好的描述了油田产量优化决策的过程,解决了油田总产量的最优构成以及各个采油单位产量任务的合理分配问题。(3)建立的油田增产措施目标规划模型,考虑了不同增产措施的工作量、成本等约束,通过比较目标不同优先级的影响,较好的描述了油田中后期油田增产措施投资、决策的过程,解决了油田或采油单位为了确保剩余油的稳产、增产,如何选择增产措施,以及如何根据决策环境的变化合理调整增产措施的问题。(4)建立的油田开发优化多目标双层规划模型,考虑了油田领导层和生产层的关系,实现了油田总公司和下级采油单位的互利共赢,该模型较好的描述了油田开发规划制定的决策过程,解决了由于油田组织结构越发复杂,油田高层决策者忽略下级开采单位效益的问题。(5)应用多目标进化算法NSGA-II解决具有阶段性的动态决策问题。NSGA-II相比NSGA算法,具有更好的收敛性、覆盖性和均匀性；充分利用NSGA-II在全局角度引导算法的搜索方向,探测进化环境随时间推移出现的任何微小变化,并对环境变化做出正确的响应,确定新环境的进化参数。(6)根据杏西油田的实际情况,得到最优决策方案：①油田产量的构成结构更为合理,自然产量的比重下降,措施产量、老区新井产量的比重上升,因此在油田中后期开发过程中,投资、建设增产措施,提高措施产量才是确保剩余油稳产的有效途径。②油田增产措施得到合理配置,对于杏西油田区块来说,酸化、热采等措施的效果很差,应改为投资新井、压裂、补孔、堵水和大修。③油田开发规划制定更为合理,对于油田公司来说,油田总产量细分到了各个采油单位,有利于油田公司决策者下达合理的生产任务；对于下级采油单位来说,新建采油单位的产量提高,而老采油单位的产量下降,利于调动新建采油单位的生产积极性,同时够激励传统的老采油单位进行技术改造,提高自身的管理水平和技术效益。本文的创新点主要体现在以下三个方面：(1)建立了油田中后期产量优化的多阶段目标规划模型。将分阶段的思想应用到油田开发优化决策过程中,考虑产量优化的阶段性效果,将上一阶段的开发规划和投资决策作为下一阶段制定开发决策的依据,对油田不同层次的开发指标进行优化。该模型较好地协调了中后期油田开发规划中油田总产量的最优构成以及各个采油单位产量任务的合理分配问题。(2)建立了不同优先级的油田增产措施多目标规划模型。通过改变决策目标的优先次序,来研究决策者偏好在油田中后期增产措施中的影响。该模型较好的描述了油田中后期措施增产的决策需要,即：为了达到规划目标,油田或采油单位投资哪些增产措施?哪些增产措施的效果比较好?决策环境发生变化时,如何根据目标的轻重缓急投资合适的增产措施等等。(3)油田开发优化的多目标双层规划模型及NSGA-Ⅱ求解算法。针对油田组织结构越发复杂的现状,将油田看作一个双层结构,通过上下层不同的决策主体相互协调,从而达到整个油田系统的效益最大化。该模型较好的描述了中后期油田开发规划制定的决策需要,即：区分油田开发规划的领导层和生产层,研究如何制定有效的开发规划方案实现油田和下级采油单位的互利共赢?结果表明,通过NSGA-Ⅱ算法很好的解决了具有阶段性的动态决策问题。