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水平井三维轨道设计是以方位角、井斜角为状态变量,以曲线半径、装置角、曲线段长为控制变量,以入靶精度等为性能指标的非线性多阶段最优控制系统。针对该系统多峰的特点,本文提出一种改进的GA,该算法通过引进个体相似性来保持群体的多样性;通过定义的梯度算子生成新的个体来加速算法的收敛。将该算法用于辽河油田多口水平井的优化设计,数值结果表明了算法的正确性、有效性。