世界能源格局的变化使得储量大、污染小的干热岩备受关注,特别是实现干热岩高效开发的增强型地热系统(EGS)受到研究者的广泛追捧。为研究EGS开采过程中各物理场的变化过程,利用数值模拟来演化其开发过程中所引起的渗流场、温度场以及应力场的复杂变化规律,解决其热流固(thermo-hydro-mechanical,THM)耦合问题是很有必要的。同时由于超临界二氧化碳特殊的热物理学性质,研究其在EGS热开采过程中的作用对EGS高效开发和环境保护有都着十分重大的意义。本文基于渗流场、温度场以及应力场方程建立增强地热系统THM耦合数学模型。根据不同温度、压力条件下的流体密度、粘度、常压热容以及导热系数的函数关系式,利用有限元模拟方法建立更接近实际储层的离散裂缝网络模型来数值模拟其储层内渗流场、温度场以及应力场的变化过程。不同注入参数对EGS换热效率影响结果表明:注入井压力越高、生产井压力越低、注入温度越高,各生产井流速越大、温度越低。此外,研究发现各生产井的井位以及压力对EGS换热效率影响很大。因此本文基于SPSA优化算法分别建立以净换热量、净发电量为目标函数的EGS开采优化模型,确定出目标函数最优值情况下各生产井的最优井位以及压力值。根据超临界二氧化碳特殊的热物理学性质,利用数值模拟对比其和水作为换热介质情况下EGS开采各生产井流速与温度变化情况发现:相较于水,超临界二氧化碳作为换热介质时各生产井的流速提升4倍左右。同时研究发现,超临界二氧化碳的强流动性使得各生产井的流速和温度变化对不同注入参数的敏感性更强。利用优化算法优化以净换热量为目标函数的超临界二氧化碳开采EGS结果表明,优化后整个EGS换热范围更大,换热更均匀,净换热量大幅度提升。