近年来,大力发展储量大且环境友好的新型可再生能源的呼声异常高涨。干热岩地热能与传统的水热型地热能不同,其分布更广泛、储量更丰富,被认为是21世纪最有潜力的新能源。增强型地热系统（EGS）是从干热岩中提取热能的人工地热系统。目前,国内EGS的场地开采及其示踪试验仍处空白,亟需进一步开展相关的理论模拟研究。本次研究以增强型地热系统为研究对象,首先,基于离散裂缝网络建立了EGS热流耦合解析模型,使用Laplace变换方法推导了热储缝网温度解析解,并构建了不同的注采井型模式,进行了参数敏感性分析。将传统单裂缝解析解推广到多条裂缝相互沟通的离散裂缝网络解析解,解析模型的实用性大大提高。其次,基于分形理论,使用树状分形分叉网络表征人工热储内的离散裂缝网络,对EGS解析模型进行了改进并求解,分析了分叉缝网结构参数等对热量开采的影响。然后,将改进后的EGS解析模型应用在示踪试验中,推导了不同注入方式下的EGS示踪试验的采出浓度解,并进行了参数分析。最后,针对EGS人工储层的非均质特征,建立了缝网参数反演的多层模型,结合法国Soultz EGS示踪试验的现场实测浓度数据,使用PSO最优化算法对反演模型进行了求解,并基于反演出的缝网参数对采热井进行了采热模拟和热突破预测研究。研究结果表明,离散裂缝网络的刻画对采热模拟的正确性至关重要,不同注采井型对缝网出口端的温度变化规律及热突破时间都有影响;在相同注采模型下,井间距越大或注入速度越慢时,缝网出口端就越晚发生热突破,且出口端温度下降也会越慢。生产时应对注采井型、井距等参数进行合理优化以使采热最大化。使用基于树状分形分叉网络的EGS解析模型模拟时,缝网的复杂程度主要受裂缝分叉级数影响,裂缝分叉级数、裂缝长度比、裂缝开度比都与缝网出口端温度及系统累计采出热量的增长呈现正相关关系。增大注水速度短期内会提高EGS的采热量,但同时也会更早地发生热突破;注入温度越低,系统累计采出热量更多。在EGS示踪试验中示踪剂以定质量段塞注入时,注入速度只影响浓度峰值的到达时间,而纵向弥散度只影响浓度峰值的大小;裂缝开度越大,浓度曲线的峰值就越小,到达浓度峰值的时间越晚;裂缝分叉级数越大,浓度曲线的峰值越小,到达浓度峰值的时间越早。本次研究成果拟为我国EGS示范场地建设及示踪场地试验的开展提供一定的理论指导。