油气储运的任务就是以安全可靠、经济合理的方式保质保量地完成原油、天然气及石油产品的运输和储存。由于储存量和运量大，运距又长，故油气储运设施及系统的规模一般比较大，需要大量的投资和经营费用。对于这种大规模的工程系统，其设计和运行方案稍有改变就可能导致费用的很大改变。因此对这种系统的规划、设计和运行进行优化就很有必要，并具有重要的经济意义。国外自20世纪60年代就开始将最优化应用于油气储运系统，国内起步较晚，直到20世纪80年代初才开始这方面的研究工作。
长输管道在运行过程中，各种运行条件如输量、地温、总传热系数、油品性质、气体组分等都可能发生变化，这就需要管道运行管理人员根据当前的运行条件制定最优的运行方案。对于等温输油管道来说，需要确定各个泵站的最优开泵方案。对于热油管道，需要确定各站的最优开泵组合与最优温度组合，即最优的开泵点炉方案。长输管道的输油任务一般以月为单位下达。对于一条输油管道，总有几种节流流量最小的开泵方案。例如，对于只有1座泵站且泵站有4台相同定速泵机组并联的输油管道，节流量最小的开泵方案一般有：4泵全开、开3泵、开2泵、开1泵；每种开泵方案都对应有一个输量，也就是说，一条长输管道总存在几个节流量最小的输量。如果管道按月平均输量运行，节流量可能很大，为了使能耗最小，可以采用不同的输量运行不同的时间，从而满足月输油任务的要求。这就需要根据月输油任务，制定最佳的月运行方案。
我国各地区油气产品的生产、加工和消费很不平衡，为满足全国炼厂对原油的需求和各地区对成品油的需求，实现全国范围内的采、炼、销的综合平衡，使国家获得最佳的宏观经济效益，还存在一个油气产品的合理分配与运输问题。
油气储运的最优化工作还包括矿场油气集输系统的优化设计和优化运行。目前，我国油田矿场油气集输系统大多采用“三级管理”的小站流程，即计量站、转油站和联合站。对于这种流程，优化设计的主要内容包括：在油井分布和油井产量一定的条件下，确定计量站、转油站和联合站的最优隶属关系。各站之间由油、气、水管道连接，形成一个树枝状的网络系统。对于这样的一个网络系统，要确定各站的最佳规模、各种设备的最优规格及台数、各类工艺管道的最优尺寸等。
能效管理对油气长输管道和油气集输系统的规划、设计和运行的优化有十分重要的意义。由于城市输配气管网一般处于天然气储运系统的末端，没有加压设施，提高城市输配气管网的能效必须与整个水力系统统筹考虑，所以其单独进行能效管理的作用不显著，但对多气源、复合型气源，例如同时具备LNG、CNG、管道气源的大型城市输配气管网而言，能效管理在其规划、设计和运行优化方面仍有重要意义。