一段时间以来，全球没有再发现储量丰富同时也便于开采的大型油田，这是石油资源正在枯竭的征兆。如何利用有限的石油资源创造更大的经济效益就成了石油企业不可忽视的问题。这就需要对石油企业的运营规划进行优化，使得石油资源得到更有效地开发。由于石油企业的运营涉及到多阶段和多决策，所以解决石油企业跨期优化问题以及多决策问题具有极大地现实意义。本文主要研究如何利用数学方法对石油企业的运营规划（主要研究开采阶段）进行优化。选取动态最优化理论作为理论依据，对石油开采阶段的运营规划进行优化。首先，分析石油企业运营中涉及的各个指标，建立解释结构模型，选取净现金流量作为衡量石油企业运营状况的经济指标。然后，以实现其最大化为最终目标，运用动态规划原理和方法，动态分析石油企业开采阶段的特征，建立了石油企业跨期优化模型，提出了模型参数的确定方法，详细阐述了模型的具体解法——分段穷举法。随后，对动态规划模型进行补充，建立最优控制模型，将勘探作业量与开采作业量同时作为决策变量，实现了石油企业运营中多决策跨期优化。并对模型进行了分析，证明汉密尔顿函数代表了该系统达到最优时净现金流量的前景。在选取评价指标过程中，本文将定性分析与定量分析相结合，力求使指标的选取科学、合理。为了更好地说明问题，在求解动态规划模型中，本文结合一个具体的算例，将模型应用到油田开发中，实现了理论到实践的过渡。文章运用系统科学法，建立数学模型，达到优化的目的。