地热能资源广泛分布在世界各地,因其储量巨大、不间断供能等优势,具有广阔的开发前景,可为人类提供稳定、充足的清洁能源。为此,美国、法国、德国等国家利用水力压裂、化学刺激等方法对干热岩层进行增渗改造,通过驱动工质流体循环来提取地热能。该技术成功应用于多个地热田项目,极大推动了地热能商业化开采进程,但是面临着换热面积不足、终端温度低、易诱发地震等问题,阻碍了其规模化开采。本文在唐春安等学者提出的基于开挖的增强型地热系统（EGS-E）整体框架下,结合加拿大“Eavor-Loop TM”项目多水平分支井的设计理念,提出了近远场协同采热系统,并探究不同一级工质流体换热效率、二级流速调控下近场采热巷道热能提取率及系统运行寿命、远场崩落热储区渗流-传热特性及敏感性分析、高温岩体裂隙开度及渗透率演化规律。论文的具体研究成果如下:（1）系统性地介绍了近远场协同采热系统,该系统主要由近场分布式巷道热储区（设计可控型）和远场集中式崩落热储区（简易粗略型）组成。前者是采热基本单元,构成多水平、多分支、可调控的热储网络,可为系统提供稳定的流量及较高的终端温度;后者距离地下主体结构远且规模大,采用爆破失稳垮落建造,以形成内部裂隙充分发育、换热面积充足的高渗透性热储区,可为系统提供超大热流补偿。此外,结合国内外现有的深部巷道建造技术及智能化工程设备,初步探讨了基于开挖的增强型地热系统智能化、无人化施工方案。（2）采用COMSOL Multiphysics软件研究近场分布式巷道热储区多级调控换热机制,构建二维巷道截面热-流耦合模型,探究水、二氧化碳、干燥空气及氮气这四种一级工质流体的换热效率;构建三维巷道热-流耦合模型,探究多级调控下不同一级工质流体的换热效率及终端出口温度的变化,并分析二级流速、巷道长度等设计参数对热能提取效率及运行寿命的影响。结果表明:自然对流（又称热虹吸效应）不仅加快了冷锋面的移动速度,其循环流动特性还增大了流体与岩体间的传热系数,显著提高了热能提取效率。二氧化碳凭借其较低温度下优越的流动特性,热能提取效率比水高约50%。空气、氮气等气体虽然流动性好,但是热容较低,携热能力较差,故热能提取效率低于水。近场采热巷道长度越长,则高渗透性热储规模越大,工质流体滞留时间越长,换热越充分,年热采率及出水口温度越高。通过调节二级流速,可以实现热对流与热补偿的“供需平衡”,有效维持出水口温度,延长系统运行寿命。（3）采用COMSOL Multiphysics软件构建二维裂隙岩体渗流-传热模型,探究远场崩落热储区渗流传热特性,并分析基岩渗透率、基岩热导率、注入压力、注入温度等参数对换热效率及热突破曲线的影响;构建二维裂隙岩体热-流-固全耦合模型,探究高温裂隙岩体在流体压力及温度应力共同作用下裂隙开度及基岩渗透率演化规律。结果表明:贯通裂隙构成了主要导水通道,冷锋面主要沿着裂隙走向移动。当裂隙数量较多且连通性较好时,冷锋面及高压面移动速度更快,采热效率也更高,但是过快的冷锋面移动速度会造成过早的热突破,削弱系统运行寿命。基岩的渗透率越大,热突破发生得越早,热能提取主要集中在开采早期。基岩热导率决定了裂隙水与岩体间的热平衡时间,当热导率较高时,裂隙水可以吸收更多的热能,基岩温度衰减更快,所以中后期出水口温度更低。较高的注入压力会抑制基岩内部的热补偿,热突破发生得较早,热能枯竭得更快。较低的注入温度会增强裂隙水提取热量的能力,提高采热效率,但热突破发生较早,削弱系统运行寿命。冷水在压差作用下,沿着裂隙网络移动,裂隙中的流体压力迅速升高,有效应力降低,导致裂隙开度增大。裂隙中的冷水不断吸收基岩内存储的热能,导致热应力降低,基质冷却收缩,裂隙开度进一步增大。在注入早期,裂隙开度主要受孔隙弹性效应影响,此后高压面趋于稳定,热弹性效应占据主导地位,裂缝开度及影响范围逐渐增大。THM模型由于考虑了热弹性效应的影响,基岩渗透率及裂隙开度均大于HM模型。基岩热膨胀系数越大,基质冷却收缩越显著,热弹性效应主导的裂隙开度及基岩渗透率越大,系统注入能力越强,故热能提取率更高。随着注入压力的提高,基岩渗透率变大,水流流速加快,导致冷锋面移动速度变快,由热弹性效应引起的裂隙开度影响范围变大,年热采率也随之提高,但会削弱系统运行寿命。注入温度越低,则基岩热应力减少值越大,冷却收缩越显著,在热弹性效应作用下,基岩渗透率及裂隙开度均增大,故采热效率更高。