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以沁水盆地南部3#无烟煤储层为研究对象,通过模拟深部无烟煤储层所对应的深部温度压力环境下超临界CO2等温吸附实验,研究超临界CO2吸附与温度、压力、孔隙及煤岩煤质的关系,并通过对比不同吸附理论模型对实验数据拟合效果的优劣,优选出最佳吸附理论模型。以此为基础建立深部无烟煤储层超临界CO2吸附表征模型,并分析模型参数与温度、压力条件及孔隙等物性特征关系。同时以建立的超临界CO2吸附表征模型为基础,研究了深部无烟煤储层超临界CO2吸附微观分子作用力和吸附热力学机理,并探究其封存的物理及地质意义。研究结果表明:（1）通过自主研发的高温高压等温吸附实验为平台,模拟1000m、1500m、2000m所对应的深部温度压力环境下,平衡水分无烟煤样超临界CO2等温吸附实验,分别计算过剩吸附量和绝对吸附量并分析其吸附规律,结果表明:与常温常压实验条件下不同是,超临界条件下过剩吸附存在极大值点,极值点随温度升高而向高压点迁移,绝对吸附则在高压阶段增长迅速;对比不同样品发现,小孔、微孔孔容和比表面积特征成为控制超临界CO2吸附的关键性因素。（2）对比Langmuir、BET、吸附势和Lattice等不同吸附模型,以过剩吸附量实验数据为基础,拟合优选出3种适宜的吸附表征模型:BET-3、D-R和Lattice吸附模型。其中Lattice模型拟合程度最高,且模型以自由相气体密度为变量,成为最佳吸附表征模型。并以建立的过剩吸附表征模型推导出绝对吸附表征模型。（3）从微观粒子角度分析:煤表面大分子与非极性CO2分子之间色散力是控制CO2吸附最主要的分子间力。从宏观吸附热力学角度研究:表面自由能变化随温度升高而降低,反映温度升高在加快吸附速率的同时,使表面自由能较低的吸附空位得到填充,CO2分子在煤表面趋于均一化分布;以逸度替代压力计算等量吸附热,将初始等量吸附热为煤吸附CO2的重要指标,Qst0均随着覆盖度的增加而呈现出上升趋势,说明CO2分子与煤表面的相互作用依次减弱,也从侧面验证无烟煤储层超临界CO2多分子层吸附。（4）基于建立的吸附模型,分别分析吸附模型的物理与地质意义:模型物理参数Γ0与孔隙比表面积呈一定的正相关关系;se独立于煤孔隙特征;论文并以吸附空位覆盖率为基础,针对升温的过程中存在温度-水分双向控制效应,建立双向控制模型,并将煤表面吸附空位划分为亲水、亲气、气水共亲3类。并从煤储层实际埋深出发,建立绝对吸附与煤储层埋深的地质封存模型。