天然气的开发和利用离不开管道系统的输送。我国气田一般都采用滚动式开发，随着气田开发力度的不断加大，由于新气田的发现和老气田的衰竭，需要对集输管网系统进行调整和改造。因而研究天然气集输系统的优化设计具有重要意义。 本文调研了大量国内外文献，紧跟国内外在天然气管网系统优化技术方面的最新研究成果，结合西南石油局新场气田天然气管网系统，在管网系统布局优化、结构参数优化方面进行了深入研究。 本文采用分级优化方法，将气田集输系统管网优化设计问题分成井组最优划分、集气站站址优化、干支管网布局优化和管网参数优化四个子问题。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，采用拓扑级和几何级方法进行求解。在管网布局的基础上，以管网投资净现值为目标，建立了管网结构参数优化模型，充分考虑了输气量、管径、输气压力、管长、增压比、压缩机数目之间的关系，采用离散混合变量优化方法进行求解。 针对天然气管网系统的特点，采用优化设计理论和方法，用Visual C++ 6.0语言研制开发了气田集输系统优化设计软件。该软件具有适用性广、操作方便、计算精度高等特点，并已应用于指导川西地区天然气管网的建设。同时该软件也能适用于其它气田天然气管网的优化设计。