如今,地热能作为一种可再生能源,因其可用于发电、产生稳定可靠的清洁能源而备受关注。然而,在从天然气藏中提取这种资源时,高温蒸汽流体会流经地热井系统,因而在施工阶段和运营过程中管道系统都会出现不同的失效模式,从而导致这种地下管道系统内部结构存在大量不确定性和挑战性。本文从地热井管道系统中选取了五种类型的地热井段进行热力学分析数值模拟,分别是无链接套管,有链接套管,以及三个位于不同部位的由于气泡引起的弱水泥护套带。本研究采用数值分析软件ABAQUS对此五种热力井管段进行两阶段热力学分析。本文首先对热力井管系统进行了文献综述,在此基础上通过数值分析对五种不同的井管段进行了在温度载荷和内外井壁压力载荷作用下的热力学模拟,并对五种井管段的分析仿真结果进行了对比。在分析中采用的边界条件为沿着纵向和径向为固定边界。温度荷载为300-550℃C,作用于钢质井管内表面,用于模拟在启动生产过程中热冲击引起的温度效应。由岩体施加的远场或地层的外部压力作用于水泥护套的外表面;蒸汽流体产生的压力作用于在钢质井管的内表面。本文数值分析中的材料参数取自相关文献,并假设含有气泡的水泥护套带具有相对较低的材料力学性能和热力学参数。本研究基于五种不同的材料参数组合,展开对于五种不同的井管段的有限元数值分析,研究分析了由于链接套管和含气泡水泥护套带的存在对井管系统热应力的大小和分布产生的影响,并对比分析了不同的材料参数对热应力和温度场的影响。结果表明,材料的导热系数和杨氏模量对热应力大小具有实质性影响。在地热系统启动生产阶段,温度梯度引起的热应力直接关系到井管系统的安全性。本研究还表明,链接套管的存在可引起不均匀的温度和热应力场的分布,增加了井管系统由于热冲击而引起的失效破坏风险,所引起的温度升高及热应力的增加主要由材料的高导热系数所致。研究还发现,当含气泡弱水泥护套带位于连接套管远端时,对水泥护套和岩体中的应力影响较大。