油田地面注水系统设计和生产中的主要任务包括三个方面：地面注水系统规划、地面注水系统效率分析和地面注水系统的优化运行。这三个方面自成系统，但又密不可分，为此本文将这三个方面作为一个整体加以研究。在油田地面注水系统的规划设计技术研究中，本文提出了多目标分级优化的策略，将大型注水系统的优化分解为注水井——配水间隶属关系的确定、配水间位置优化、注水站与注水干线位置优化、注水管网参数优化四个部分，从而较好的解决了大型注水系统的规划问题。在油田地面注水系统的效率分析中，本文将传统的效率计算公式总的管网效率分解为注水干线效率、配水阀组效率和井口管线效率的乘积，这样的划分有利于更好的分析系统各个环节的效率，找到造成整个系统效率低下的主要矛盾。本文还根据中原油田地面注水系统的实际情况提出了注水效率判断标准。在地面注水系统优化运行中，本文着重分析了按“压力谷”理论将大型注水系统分解为子系统的方法，介绍了各注水单元的计算模型和地面注水系统优化运行的计算方法和步骤。本文还就注水系统优化运行的一些新理论方法进行了初步探讨。