为了保证石油的持续供应,油气田开发的重点区域逐步从内陆转向海洋、沙漠等自然条件相对恶劣的地区。国内油气田勘探开发的形式依旧以沙漠、海洋、边远油气田为提高储量和产能的终点区域。在边远油气田的开发过程中,由于自然环境导致生产条件十分恶劣,在油气田的总开发费用上,这些边远地区油气田比常规地区油气的总开发费用高出很多。因此,为了降低开发投资成本和有效的对海洋油气田、沙漠油气田和边远油气田进行开发,提高油气田开发的经济效益,世界各国都在着力研究多相流混输管网输送技术。根据多相流混输管路的计算中水力与热力参数的耦合关系,建立了油气水多相流水力热力耦合计算的数学模型,在此基础上编写了适用于多相流混输管路的水力热力计算的程序并用于计算管道终点温度和压力。结合多相流混输管路的实际运行工况,对油水混合物粘度参数进行修正,提出一种泰勒粘度公式的修正模型,采用无约束条件优化中的BFGS求解的模型,得到的修正系数用于计算模型。修正后可以有效的提高计算模型压降计算精度,其精度满足管路设计计算要求。根据多相流混输管网的枝状结构特点,以图论为基础将内向树与实际输送工况相结合提出了计算方法,建立了油气水多相流混输管网水力热力耦合计算数学模型。并引进细胞结构优化了存储结构,提高了空间利用率,可以为进行复杂的管网设计提供便利,在管网模型建立计算中提供了新思路。并对混输管网水力热力计算算法进行计算及修正计算。在对油水混合物粘度系数和总传热系数修正后,计算结果表明修正提高了混输管网水力热力计算的精度。建立油气水多相流混输系统优化设计数学模型。针对油气水多相流混输管网系统参数多目标优化问题,采用差分进化算法进行优化求解。结果表明,优化后大幅降低了混输系统热力费用,动力费用略微增加。优化管径参数后替换模型的目标函数比优化前降低14.73%,取得了良好的效果。