文中主要围绕中深层地热能原位换热开发技术展开,分析了开发传统能源与地热能的利弊;了解到常规地热能开采会污染环境,破坏地热水,不能规避地热井水量差异性大,易导致地热能利用效率低下的经济风险。因此提出了地热能原位换热“取热不取水”的地热能开发模式,具有较明显的先进性与实用性,在华北平原地热水资源差异性较大的区域具有广阔的发展前景。本文以绿博新城2-1地热井为基础建立同轴套管井模型,以入口温度为边界条件,利用COMSOL Multiphysics软件采用控制变量法结合软件进行数值模拟,分析原位换热过程中传热性能的影响因素,发现自然影响因素岩土导热系数以及地温梯度越高,出口温度和单位时间取热量越高;要根据确定的井径来选择最佳的可控因素即井深、内外管尺寸、流速、入口温度等,以便取得较高的出口温度以及单位时间取热量。在探索影响地热能原位换热技术的因素之后,根据确定的井径,选择一组最佳的模型参数,进行地层温度场变化规律的探究,模型运行120d时对于地层温度的影响半径是13.2m,并且影响半径会因为岩土热导率和固井材料热导率的增加而增加。因为岩土热导率会影响大地的传热能力,所以是影响地层温度变化的主要因素。研究地层温度场随着时间运行的变化规律,可以为实际生产过程中选择合适的井距提供参考依据。在优化直井换热模型的基础上,建立了中深层定向井和水平井的换热模型以及井身结构模型,并且提出优化地热水平井的内管换热管串的方法即在水平段安装导流器以保证内管居中。地热水平井使换热介质能够在热储层停留时间增加,充分实现外管内低温水流体与管外热储层进行热交换,以便使换热流体获得更高的换热温度以及热量。经数值模拟与研究,经数值模拟与研究,水平井与直井相比,在0.55m/s、0.75m/s和1m/s流速下,出口温度增加百分数分别为44%、30%和26%;单位时间取热量增加百分数分别为88%、87%和90%,所以发展地热水平井或分支井的原位换热技术具有更广阔的发展前景。图47幅,表16个,参考文献85篇。