针对我国大型油田进入高含水开采阶段后，产量递减速度加快、开采难度加大、生产成本快速上升等难题，为实现油田可持续发展，节约油田建设和生产运行成本，作者开展了大型油气管网系统优化研究。首先，基于庞家莱回归定理，提出了随机优化算法的收敛性定理，建立了混合粒子群-烟花算法和改进的粒子群智能优化求解方法，分析了智能优化方法的收敛性，实例验证了优化算法的优化性能。其次，针对油气集输系统布局优化和注入系统运行优化问题进行深入研究，提出了相对新颖的混合蛙跳分级优化和混合遗传模拟退火优化求解方法。然后，提出了大型油气管网地上地下亚闭环系统整体运行优化理论及方法，建立了多目标混合整数非线性整体优化模型和优化子模型，结合大系统优化理论构建了混合分解协调智能优化求解方法，通过推广应用实例验证了所提理论及方法的有效性。最后，论述了大型油田油气集输系统布局优化问题的理论方法和关键技术，提出了格栅集合剖分法、模糊位域相近模糊集求解法和组合式优化求解策略，实例论证了所提优化技术的有效性和高效性。同时对三维空间内的油气集输系统布局优化问题进行了研究和分析。