世界能源消耗不断增长,化石能源占据主导地位,但化石能源不可再生,且易造成环境污染等问题,因此开发清洁的新能源具有重要意义。地热能作为一种清洁的可再生能源,具有储量高、安全、稳定的优点,可用于采暖和发电,但传统的开发技术以获取浅层的地热能为主,且均有一定缺陷。单井地热技术旨在开发中深层地热能,通过封闭循环避免地下水浪费污染,实现了取热不取水,近年来各国学者开展相关研究,以改善地热能开发现状。本文建立了以水为工质的单井地热系统的传热传质模型,使用Ansys Fluent等软件对模型进行数值计算,得到系统传热性能的变化规律,其评价指标主要包括系统的采热功率和出水温度,还关注了系统延米功率和地层温度场。通过控制变量法,对系统的传热性能随工质流动参数和方向、地层物理参数、系统几何参数和管材物性等影响因素的变化规律进行了总结和敏感性分析。研究得出,降低系统进口温度、提高进口速度、增大地热井轴向尺寸,提高内管绝热性能,增强地层导热系数和温度场均可提高系统的采热功率。但进口温度降低、进口速度提高会降低出水温度和增强性能衰减,径向尺寸增大会减小进出口温差,不能一味提高采热功率。轴向尺寸提高会增大采热功率,但增大钻井成本。外管导热系数对传热性能的影响很小,内管需要保证一定绝热性能。针对系统供热过程的可持续性,本文也进行了研究,分析了单供暖季和多供暖季内的系统传热性能的衰减规律,研究发现,单供暖季内系统传热性能持续衰减,最终接近线性变化,变化趋势很小;多供暖季下,非供暖季热储自然恢复能力较低,若干供暖季后系统传热性能会衰减较为严重。供热期间系统对地层温度场的影响保持在一定径向范围内。