该文应用现代最优化及最优控制理论,对如下一些问题进行了研究:1、三维地史数值模拟的参数辨识优化模型、算法及应用地史模拟是盆地数值模拟的一个基础性的研究内容,地层孔隙度是含油气盆地地史演化发育过程中的重要参数,根据地层沉积埋藏机理和石油地质的物理化学原理,通过引入数学物理方程概念,建立了泥岩三维孔隙度场方程,根据问题的特点,给出了方程的定解条件,对方程的动边界也给出了处理方法,并且证明了解的存在性与惟一性,在此基础上建立了以当今实测数据为拟合准则的三维地史数值模拟的参数辨识优化模型,这是一个含有二阶偏微分方程约束的泛函极值问题.结合深盆气藏的力平衡和物质平衡理论,研究了储层形成圈闭的动态过程、源岩生排烃特征、以及二者之间的耦合关系,得到了小草湖洼陷不同地史时期深盆气藏的分布范围和储量.2、油气资源勘探与开发的最优策略分析油气资源是一种稀缺和战略性的可枯竭资源,制定科学合理的勘探与开发策略是十分必要的.本文从两个侧面对此问题进行了研究,首先从实用性出发,以公司层次的战略性规划目标为基础,将勘探阶段与开发阶段的工程技术及经济方面的决策整合在一个模型框架内,同时将宏观层次的经济技术目标与单个油气井生产的微观技术经济模型相结合,以油气资源勘探与开发的经营效益最大化为目标,建立了一个非线性确定型综合动态优化模型,通过将原非线性最优控制问题转化为一非线性数学规划问题进行了求解.3、基于产出增长型生产函数及DEA方法的勘探创新技术价值评估;本文基于实证分析思想及投入与产出原理,通过对勘探生产系统的性质,以及投入与产出特点的分析,利用DEA方法所确定的生产前沿面最优性的性质,对勘探生产系统的生产函数进行了估计,然后在生产函数方法的框架内建立了勘探创新技术价值评估方法.在塔里木油田的实际应用表明,所建立的模型和方法是正确的,并且具有较强的适用性,在塔里木油田所取得的勘探成果中,勘探创新技术确实起到了关键性作用,同时该文所建立的方法还能得到一些其它有意义的结论,因此对生产实践有一定的参考价值.