天然气输送管道正向着大型化、复杂化的网络系统方向发展。因而,对天然气集输管网系统的优化进行研究具有十分重要的意义。本文在调研大量的文献资料基础上,系统阐述了天然气集输管网系统优化的发展历程和应用现状,研究了天然气集输管网系统布局优化、结构参数优化等问题。本文根据气田开发阶段的不同,以管网投资为目标,提出了管网布局优化模型,该模型不仅是管道长度的函数,还充分考虑了管径对投资费用的影响。对于布局优化模型的求解,采用了改进启发式求解方法、禁忌算法和边割法等算法,使管网布局的优化结果更加符合实际。在管网布局优化的基础上,以集输管网总折合费用为目标,建立了管网结构参数优化模型。模型中充分考虑了输气量、管径、输气压力、管长等参量之间的关系。在结构参数优化模型的求解中,根据问题的特点,采用了适用于连续变量和离散变量的组合优化算法,使优化的结果更加准确。根据本文建立的模型与求解方法,综合利用GUI技术、计算机图像技术、OLE技术、数据库等计算机技术,采用C++Builder语言研制开发了“天然气集输管网系统优化设计”软件。该软件具有良好的图形界面、适用性广、操作方便、计算精度高等特点,并成功应用于气田集输管网的改、扩建,同时该软件也适用于其它气田的天然气集输管网优化设计。