随着计算机技术的飞速发展，最优化理论特别是优化算法在最近一、二十年成为应用数学发展最活跃的分支之一，在许多实际工程问题中都得到了广泛的应用。本学科方向的特色和优势主要体现在以下两个方面：
许多实际问题最后都抽象成“产量最大”、“成本最低”、“效益最好”等优化问题，如：
1）单井优化配产研究：通过建立单井流动过程的数学模型，利用计算机进行数值实验，将整个单井流动过程进行仿真模拟；通过仿真准确预测单井动态变化过程；进而实现单井在各种约束、不同目标下的优化配产；
2）油气田开发规划优化研究：建立油气田公司或采油（气）厂的产量构成优化模型，油气田公司或采油（气）厂的措施产量结构优化模型，其中包括年度、多年、单目标及多目标、单层和二层优化模型、多约束水平的优化模型等。
近几年最优化理论及算法研究主要集中在以下几个方面：集值优化问题、多层优化模型特别是二层优化模型算法研究、具有非初等函数约束及多约束水平的优化模型理论和算法研究等，通过应用先进智能算法（遗传算法、蚁群算法、退火模拟算法等）对以上三类优化模型求解，很好地推动了最优化在工程领域，特别是油气田开发领域的应用。
自2005年以来，本方向教师对最优化理论及其在石油天然气工程的应用进行了深入研究，在“Journal of Computational and Applied Mathematics”、“Chaos, Solitons and Fractals”、“Journal of Mathematical Research and Exposition”等国内外刊物公开发表学术论文40余篇，其中SCI、EI等收录10余篇；出版专著1本，科研经费达400多万；负责的项目2次获皇家永利科学技术奖；研制的“油气田开发优化决策系统软件”软件已在国内多个油气田应用，产生了直接经济效益2亿多元，并产生了巨大的间接经济效益和良好的社会效益。
