海上油田生产优化不同于陆上油田生产优化,由于海上生产平台空间有限,在一个局限的空间中分布着几十口井,井口相聚较近,导致井间干扰现象的出现。因而单井的优化方法不能满足生产需要。本论文建立了海上油气生产实验模拟装置,利用该装置进行了平台生产效率和产量的优化实验;分别进行了单井无模型梯度寻优实验、多井无模型梯度寻优实验、水井无模型梯度寻优实验、无模型一体化优化实验,得到了收敛的优化结果,实现了海上油气生产的无模型梯度智能寻优。将实验所得数据运用于BP人工神经网络的训练,建立了海上生产实验装置的BP仿真模型,且该模型计算精度高;同时对海上油气生产系统的优化目标进行筛选,以产量和系统效率为优化目标,建立了适用于海上油气生产系统的多目标优化数学模型。在对NSGA-Ⅱ算法与其他三种算法进行性能对比后,确定选用NSGA-Ⅱ作为优化算法。将海上生产系统多目标优化模型、BP仿真模型与NSGA-Ⅱ算法进行结合,对海上油气生产体统进行了多目标优化,得到了精确度较高的优化结果,实现了最大系统效率、高采油量、低注水能耗的优化目标。通过实验验证多目标优化结果的有效性与精确度,最后对无模型梯度优化结果和多目标优化结果进行了对比评价。