集输系统设计是气田开发方案中的重要环节,集输系统由集输管网和各种用途的站场组成。油气集输管网系统成本通常占集输系统总成本的50%～80%。在天然气集输管网的设计过程中,集气半径直接影响井组的划分方式。为保证将天然气在满足安全生产需求和工艺性准则的前提下从井场输送到下一站点,需要对集气半径进行研究。为降低管网建设投资和运行成本,需要结合气田井口分布特点和产能建立管网优化模型和求解方法。利用Goody GIS软件采集研究区块地形地貌数据,将以经纬度和海拔表示的大地坐标系转换为空间直角坐标系,利用有限高程数据通过四格点样条函数插值的方法建立三维地形数字模型,通过横纵切分,将三维地形数据离散为规则的有限节点以便存储有关信息。基于三维地形,采用蚁群算法和轮盘赌算法建立三维曲面最短路径求解方法。算例结果表明,通过最短路径求解算法求解的最短路径比原路径缩短21.78%。采用OLGA软件研究气体流量、管径、含液量、出口压力和地形等因素对集气半径的影响效应,并进行敏感性分析。研究表明,气体流量、管径和地形对集气半径的影响较为显著。在相同条件下不同起伏模型管线的压降对比中,M型起伏模型管线的压降最大。计算了在一定条件下典型的M型起伏模型管线与不同集气半径相匹配的气体流量和管径条件。根据井口成带状分布及压力以中低压为主的特点,通过对比不同管网拓扑结构的优缺点,确定枝上枝管网作为研究区块集输管网的拓扑结构。阐明现有以管网总长度为优化目标的枝状管网优化模型的不足,提出以管网流量距离最短为目标的枝上枝管网优化模型,结合Dijkstra算法和Delaunay三角网进行求解。对比表明,该模型形成的管网流量距离比传统的最小生成树算法形成的管网流量距离缩短17.1%,该模型克服了传统枝状及相关管网拓扑结构优化造成的因忽略管径而与实际差别较大的缺点。