Los problemas de carga desigual y baja eficiencia operativa en el sistema de recolección de petróleo de antiguos yacimientos petrolíferos conducen a costos operativos más altos. Para reducir los costos operativos, se establece un modelo de optimización de reconfiguración de diseño, tomando la inversión integral mínima como función objetivo. Se consideran las condiciones de múltiples restricciones, como la situación actual del sistema de recolección de petróleo, la capacidad de procesamiento, la posibilidad de falla del oleoducto y los obstáculos. Se propone el algoritmo de optimización híbrido de aritmética-fuegos artificiales (AFOA) para resolver el modelo. Combinado con la experiencia del algoritmo metaheurístico híbrido, utilizando metaheurísticas híbridas, se considera la hibridación del algoritmo de optimización aritmética (AOA) y el operador del algoritmo de fuegos artificiales (FWA), y se integran algunos operadores mejorados de FWA en AOA para formar un nuevo algoritmo (AFOA) para lograr un mejor efecto de solución. En comparación con otros 11 algoritmos, AFOA tiene una mejor eficiencia de solución. Este método se aplica al caso real de un antiguo yacimiento petrolífero. El esquema optimizado aumenta la tasa de carga promedio de la estación en un 15.9% y reduce los costos operativos en un 38.1% por año. En general, los costos de reconstrucción se recuperarán en un corto período.