《油藏開發閉環生產優化控制理論與方法》是作者在閉環生產優化控制理論與方法領域多年積累的研究成果的基礎上總結提煉而成的，集中體現了該領域理論與方法研究的發展歷程、現狀和前沿，具有鮮明的時代特色。《油藏開發閉環生產優化控制理論與方法》主要從油藏開發生產控制優化方法與油藏數值模擬自動歷史擬合方法兩個方面著重介紹了智能油田開發理論研究的核心技術——油藏開發閉環生產優化控制理論與方法。
《油藏開發閉環生產優化控制理論與方法》的理論性與實用性均較強，內容涉及方法原理、理論推導、軟件編制、算例測試及應用等。不僅可以供油藏工程、油田開發等專業大學生和工程技術人員參考，也可以作為油田一線工作人員，特別是油藏工程師的培訓教材。
在全球信息化浪潮之下，油田生產管理逐步進入信息化、智能化時代；但如何立足已探明的石油資源，提高原油產量，保障石油供給需求仍是石油行業迫切需要解決的重大問題。為了實現油氣資源開發最優化和經濟價值最大化，油藏閉環優化控制理論是在智能油田的時代背景下提出的解決方案之一。油藏閉環優化控制理論的研究與應用是隨著油藏數值模擬技術發展而成長的一門新學科，該方法通過自動歷史擬合和生產模型的最優化求解，能動態獲取油水井注采及措施調控參數，盡可能地優化產出效益和提高模型認識程度，能夠有效解放油藏工程師精力，更多地投入到制定開發優化方案當中。油藏閉環優化控制技術作為智能油田概念關鍵的一環，一直是研究熱點，故此筆者以博士期間研究積累結合近五年的工作成果著作此書，以期將該領域的研究的部分理論與讀者探討、分享。
全書一共分五章：第一章介紹了智能油田概念，油藏閉環生產優化控制理論方法中自動歷史擬合以及生產優化技術優勢和存在的問題，研究及應用現狀，未來展望等，為后續閉環優化控制理論的展開提供了背景信息；第二章詳細介紹了最優化理論在油藏開發當中的應用，建立了油藏開發生產控制最優模型并對其進行求解，并針對復雜混合約束條件下的模型求解及引入魯棒思想的方案制定方法展開了論述；第三章在貝葉斯統計理論的框架之下建立了油藏自動歷史擬合數學模型，結合隨機極大似然思想，分別采用參數降維策略結合無梯度類方法以及多模型數據同化方法進行求解，并對其相應的適用性進行了探討；第四章通過將自動歷史擬合方法與油藏開發生產控制方法相結合形成閉環優化控制方法，并分別應用于概念與實際油藏進行測試；第五章介紹了基于上述理論編制的油藏開發閉環優化控制軟件及其在油田的實際應用。
在本書撰寫過程中，由史永波、唐乙瑋、孫海濤、李穎協助算法改進及測試工作，由康志江、曹琳協助實際油藏應用結合與測試工作，趙輝負責全書的統稿工作。
在本書出版之際，感謝國家自然科學基金、國家科技重大專項、長江大學青年人才基金的經費支持，本書部分成果為以上項目研究成果。感謝中石化石油勘探開發研究院等單位領導及專家的大力扶持，成書過程中他們都給予了很好的指導和建議，使書中研究成果得以提升，并且為書中理論和方法的應用提供了大力支持。最后向美國Tulsa大學TUPREP工作組所提供的技術支持表示感謝。
本書的出版得到長江大學建設經費的資助，在此表示感謝。
筆者水平有限，書中難免有疏漏之處，懇請讀者批評指正。
作者
2016年5月
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趙輝，男，1984年生，副教授，碩士生導師，2006年7月畢業于石油大學（華東）石油工程系石油工程專業，獲工學學士學位，同年9月進入石油大學（華東）研究生院，攻讀油氣田開發工程專業碩士學位，2008年9月攻讀油氣田開發工程專業博士學位。期間獲國家建設高水平大學公派研究生資格，于2009年9月至2010年9月在美國Tulsa大學進行博士聯合培養的學習。2011年起在長江大學任教至今，入選長江大學“領軍人才”計劃。國際SPE會員，“SPEJ”《石油勘探與開發》等石油期刊編輯。以作者或通訊作者發表學術論文30余篇，其中，三大檢索21篇；出版專著1部；承擔國家自然科學基金、國家科技重大專項等在內的課題11項；獲省部級科研獎勵3項。主要研究方向：油藏數值模擬技術、油藏開發生產優化控制理論與井間動態連通性理論與方法等。
第一章 概述
第一節 智能油田系統
第二節 油藏閉環生產優化控制定義
第三節 油藏閉環生產優化控制發展歷史及現狀
一、油藏開發實時生產優化發展概況
二、油藏自動歷史擬合發展概況
三、油藏閉環生產優化控制存在的問題及展望
第四節 本章小結
第二章 油藏開發生產控制優化方法
第一節 最優控制理論與優化方法
一、最優控制理論
二、最優化方法
第二節 油藏生產中的最優控制模型
一、最優控制模型的一般形式
二、油藏動態實時優化最優控制模型
第三節 油藏生產最優控制模型的求解
一、油藏最優控制優化算法
二、隨機擾動近似梯度算法
三、集合優化算法
四、粒子群優化算法
五、單純型模矢算法優化算法
六、基于二次插值型的近似梯度算法
七、近似擾動梯度升級算法
八、計算實例
第四節 油藏開發復雜約束生產優化
一、增廣拉格朗日函數
二、求解步驟
第五節 油藏開發魯棒生產優化
一、基本原理
二、計算實例
第六節 本章小結
第三章 油藏數值模擬自動歷史擬合方法
第一節 自動歷史擬合數學模型
第二節 參數降維法
一、基本原理
二、計算實例
第三節 隨機極大似然
一、基本原理
二、計算實例
第四節 集合卡爾曼濾波
一、基本原理
二、計算實例
第五節 集合平滑多數據同化
一、基本原理
二、計算實例
第六節 本章小結
第四章 油藏開發閉環生產優化測試實例
第一節 二維非均質油藏
第二節 北海Brugge油藏
第三節 本章小結
第五章 油藏閉環生產優化軟件及其應用
第一節 油藏開發閉環優化軟件簡介
一、歷史擬合模塊
二、生產優化模塊
三、結果輸出模塊
四、輔助工具模塊
第二節 計算實例
一、塔河S80單元
二、江漢Z-16單元
第三節 本章小結
參考文獻
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