当前,国际油气市场复杂莫测,地缘政治博弈扑朔迷离,国际石油公司对于优质油气资源的竞争日趋激烈,中国的海外油气投资面临着诸多挑战。而且,资源国纷纷加大对本国油气资源的控制力度,更多的推行一体化油气项目的招标策略。相比于传统的海外油气投资,一体化项目的FID投资决策复杂程度高、难度系数大、风险程度高。然而,由于缺乏一套与国际先进水平接轨、同国际油公司流程相匹配、系统完善的一体化油气项目FID投资决策体系,中国油气企业在竞争激烈的国际油气投资合作领域中频遭掣肘。因此,本论文面向国家能源战略和能源经济系统建模的国际研究前沿,围绕海外油气一体化项目的最终投资决策方法及其应用展开研究。综合运用运筹学、蒙特卡洛模拟方法、技术经济评价、情景分析和多属性决策等多种方法,从海外油气项目最终投资决策的全过程视角出发,对决策过程中的投资机会识别、投资风险评估、项目优化选择、生产方案决策等关键决策问题进行了建模设计和算法解析,主要研究工作体现在以下几个方面:（1）建立了海外油气一体化项目FID概念模型,分析了FID的管理机构视线图、决策阶段划分、决策程序和决策要素,为海外油气项目投资决策提供了系统性的分析工具。针对海外油气项目FID过程中存在的问题,基于国内外油气企业FID流程及管理差异,从海外项目的机会识别和风险评估、项目优化选择和生产方案决策三个阶段设计了海外油气项目前期投资决策的FID概念模型。（2）构建了海外油气一体化项目FID机会识别的漏斗模型,从宏观、中观和微观三个层次识别海外油气项目投资机会,并从技术、经济、商务、组织、政治和社会五个维度建立了投资项目的风险评估模型,服务于海外油气项目的选择与生产优化。在分析一体化海外油气项目特征分析的基础上,建立了包含宏观、中观和微观机会识别的漏斗模型,分析了如何从众多潜在的项目投资机会中识别出利于投资者的机会,并运用情景分析技术形成不同预期下的投资机会组合。同时,在厘清海外油气项目风险结构的基础上,分别针对油气田项目、管道项目和炼厂项目建立了风险评价指标体系,通过TOPSIS方法得出海外油气项目的风险指数,并基于经济评价模型和蒙特卡洛模拟方法评估不同风险因素对项目经济效益的影响结果。一体化海外油气项目的机会识别和风险评估结果可以为FID投资决策提供数据支撑。（3）针对海外油气项目投资过程中的项目选择与组合优化问题,建立了海外油气一体化项目的多目标投资决策优化模型,得出了在考虑投资预算、生产成本、内经济收益、资源产量和国际合作等约束条件下的最优项目投资组合。基于0-1规划模型构建海外油气投资的多目标优化模型,且投资者的决策目标为投资收益最大化、风险最小化和可采储量最大化。运用排序次序权重法和非支配排序遗传算法进行求解,得出并比较了多目标优化条件下的海外油气项目的最优投资组合。（4）建立海外油气一体化项目各种类型子项目（油田项目、管道项目和炼厂项目）的经济评价模型,并在此基础上通过耦合一体化项目的生产与运营过程,开发了海外油气一体化项目的生产方案优化模型,服务于一体化项目的生产方案设计与比较。构建了油气田、管道和炼厂项目的经济评价模型,并根据一体化项目的生产特征和各个子项目之间的协调配合关系建立了海外油气一体化油气项目的生产方案优化模型,以中国某石油企业在海外投资过程中的西非跨国一体化项目的生产方案决策为例进行了实证研究,设计出项目的最优项目生产方案。而且,模拟了一体化项目在投资成本、原油价格、折现率和企业所得税四种因素发生变化下的最优方案结果,总结了四种因素对最终投资决策方案设计的影响,其结果可以为我国开展海外油气项目投资决策提供参考。本论文深入研究国际油公司在实践中应用的最终投资决策流程体系,决策机制和机理,通过建立海外油气一体化项目的FID概念模型、机会识别模型、风险评估模型、项目选择优化模型和生产方案决策模型,形成了一套系统完善的海外油气一体化项目的投资决策体系,为中国石油企业在新形势下的海外油气投资合作提供了理论和方法支撑。而且,通过运用中国某石油企业的海外油气投资数据对建立的FID投资决策方法进行了模型应用,论证了FID投资决策方法的实用性和高效性。本文建立的海外油气一体化项目的投资决策方法,对于加强国际合作与“一带一路”倡议,运作好事关国家能源安全的海外油气项目,具有较高的理论和实际意义。