作为一种井下换热器,超长重力热管的采热性能与地下传热特性密切相关,而与之相关的大部分研究仅考虑岩层中的热传导且均采用二维轴对称模型。建立一个三维数值模型,模拟地热资源中存在含水层并有渗流时超长重力热管的采热性能,对影响系统的主要参数如地下水流速、含水层厚度以及含水层位置进行研究,并与同条件下同轴套管式井下换热器地热系统进行对比。结果表明:当地下存在含水层且有渗流时,大的渗流速度可为井下换热器壁面提供更高的温度边界,进而提高系统的采热率;含水层厚度的增大能够有效增加井下换热器的对流换热面积,从而提高井下换热器的采热性能;由于地温条件,含水层位置越靠近地底,井下换热器的采热性能越好;与同轴套管相比,在相同的地温条件下,超长重力热管具有更好的均温性能,采热率更高,且超长重力热管在运行过程中不消耗泵功,因此在地热能高效开采方面优势明显。