CO2排放量的大量增加加剧了温室效应,导致全球变暖、冰川融化、海平面上升等一系列环境问题,碳捕获与封存是目前最具前景的实现大规模减排CO2的措施之一。盐水层分布广泛、容量巨大等优势使得盐水层成为最受关注的CO2封存地点。在一般选定的注入地层中CO2注入后以超临界状态存在,超临界状态的CO2密度大、粘度低、流动性好等特点有利于CO2在盐水层中的封存。注入到盐水层的CO2首先会进入岩石的孔隙之中,随着时间的推进,CO2会在浮力的作用下往上运动,直至遇到盖层。随后CO2将与盐水、岩石发生一系列物理化学反应,通过包括构造封存、残余气封存、溶解封存、矿化封存在内的多种机理实现封存CO2的目的。本文以CO2盐水层封存为研究对象,基于多相流体力学、渗流力学、计算流体力学等多学科的基础理论知识,采用数值模拟的方法,在建立数学模型后研究了注水对CO2分布及溶解的影响和CO2在深部盐水层发生泄漏迁移至浅水层时CO2的分布及泄漏的修复措施。对于注水对CO2分布和溶解的影响的研究,本文通过考察在不同注水模式、注水速率、注水位置、盐度和孔隙度等参数下CO2的溶解行为,系统地分析了注水对CO2溶解的影响,探讨了通过注水促进溶解封存、提高CO2封存安全性的措施。研究结果表明,注入CO2后,超临界态CO2成倒锥形聚集分布于注入井附近的盐水层顶部,分布半径随时间缓慢增大。注水虽不会引起CO2分布的明显变化,但可显著促进CO2的溶解。增大注水速率、靠近盐水层顶部注水以及在注CO2过程中同时注水均可提高CO2的溶解率。另外,CO2的溶解行为还可能会在不同水文地质参数条件下发生一定变化。CO2的溶解量随盐水盐度的降低而提高,但几乎不随岩石孔隙度变化。这些研究结果揭示了盐水层中CO2的溶解行为,可为发展安全可靠的CO2封存技术提供参考依据。对于CO2在深部盐水层发生泄漏迁移至浅水层时CO2的分布及泄漏修复措施的研究,本文通过考察不同泄漏场景下CO2的分布、压力分布以及采出井的采出速率、注水井的溶解效率以及参数的影响,系统地分析了泄漏的修复措施。模拟结果表明,CO2泄漏后,泄漏羽流分布于泄漏井附近的区域内,气相饱和度Sg沿径向和轴向往外逐渐降低,呈梯形分布；压力变化的等值线在CO2的泄漏羽流区域的分布是倾斜的,而在离泄漏羽流较远区域的压力变化的等值线是竖着分布的。注水可促进CO2的溶解,降低水相中CO2的浓度,越大的注水速率CO2溶解得越快。利用采出井可以采出流体可以达到减少或移除CO2的目的。用直井采出流体时,直井越深、直井竖直距离泄漏点越近、直井水平距离泄漏点越远,CO2采出速率越高；用水平井才出流体时,水平井设置在z向距离泄漏点越近处,CO2采出速率越高。地质参数影响着CO2的迁移和溶解,对CO2采出速率也存在一定影响。渗透率增大,CO2采出速率降低；孔隙度减小,CO2采出速率越小。这些研究结果揭示了浅水层中CO2的泄漏行为以及不同修复措施的影响,可为发展安全可靠、高效的CO2泄漏修复技术提供参考依据。