近年来,海上油气资源已经越来越受到人们的重视,海上采油平台的电潜泵采油设备的应用也越来越广泛。但是考虑到不同油井工况下,原油品质并不相同,使用单一的电潜泵参数则很难保障油井的产量达到预计要求,因此,如何使电潜泵的叶轮结构参数能够适应具体的工况设计要求,提高电潜泵采油的效率和扬程是海上油田采油技术研究中需要解决的问题。本文在现有叶轮叶片模型构建的基础上,提出一种基于质点运动轨迹的型线方程推导方法,克服了原有叶轮叶片建模过程中对经验数据的依赖;构建了单级和多级叶轮和流动三维模型,在此基础上完成对多级流道内部流动规律的分析,分析油液粘度系数不同情况下叶轮流道出口压力场的情况,研究泵轴转速不同对叶轮流道出口速度的影响;根据敏感性分析理论,针对影响电潜泵采油性能的叶轮结构参数,分析不同参数以及油液粘度系数和泵轴转速对电潜泵效率和扬程的影响程度大小;以叶轮结构参数为设计变量,叶轮叶片等效应力为状态变量,电潜泵叶轮单级流道的出口压力最大为目标函数,针对同一粘度系数下叶轮的结构参数和不同粘度系数下的叶轮结构参数,利用ANSYS Workbench中的优化模块对设计变量进行了优化。通过数值仿真模拟,将优化前后数据对比,并与实例井参数进行对比,优化后的效率和扬程都有一定程度的提高,为电潜泵采油具体油井工况下的叶轮结构参数优化计算提供一种借鉴。