为了解中深层U型地热井的取热性能,本文以河北工程大学新校区建立的2500m深U型地热井为研究对象,建立了中深层U型地热井传热的数学物理模型。模型考虑了当地岩土体地温梯度和岩性变化对传热性能的影响,模拟所得数据利用实际工程测量数据进行验证。仿真结果可以看出合理降低入口温度可以增加取热量,入口温度每降低1℃,地热井取热量增加约40k W。合理增加循环工质流速可以增加取热量,但取热量增量逐渐降低。本研究中,当采出井段保温长度保持定值时,采用导热系数为0.02W/(m·K)的保温材料地热井取热量和出口温度最大。同样,当选取保温材料一致时,地热井取热量和出口温度随保温长度的增加而增加。与实际工程相比,井底取热管长度为1000m时,地热井取热量和出口温度分别增长122.32k W和1.56℃;当钻井深度为5000m时,地热井出口温度增长6.35℃。仿真结果表明合理降低入口温度,提升流速,增加井底取热管长度,增加钻井深度,增加采出井段保温长度和采用低导热系数保温材料,可以有效提升深U型地热井取热量和出口温度。研究结果可为中深层U型地热井井下换热系统的优化提供参考。