温室效应已经成为当今十分严重的生态问题,而CO₂是引起温室效应的主要气体,所以针对CO₂减排的方法研究成为了各国政府和研究部门的研究热点。二氧化碳埋存是减少CO₂排放量最有效的方法,同时也避免了气候变化。地下埋存主要的选择有枯竭的油气藏、深部的盐水储层、不能开采的煤层以及深海埋存等方式。结合深部盐水层的特点,其是最有效的埋存方式。为了研究CO₂埋存过程中的传质规律,本文在建立的扩散系数数学模型的基础上设计并制作了一套测量CO₂在盐水层中扩散系数的实验装置。结合实验结果得到了不同条件下的CO₂在盐水层中的扩散系数。结果表明,在一定的注入压力范围内,扩散系数随着压力的增加而增大;在一定温度范围内,随着温度的增大而增大;充填物质的黏土也影响扩散系数,黏土含量越高扩散系数越小。针对对流传质进行了理论分析,分析了对流传质开始的必要条件,分析了顶部压力、温度、矿化度与对流开始时间的影响规律,分析得到在一定压力范围内,对流时间随着压力的增大而延长;在一定温度范围内,对流开始的时间随着温度的增加而延后;埋存盐水层的矿化度越高对流开始时间越延后。采用CMG的组分模型建立CO₂在盐水层的埋存模型,模拟了整个埋存过程中的传质过程,对盖层中的扩散传质进行了模拟研究,模拟了储层中的分子扩散和对流传质的这个过程,渗透率比值、水平渗透率及CO₂溶解引起的盐水密度差越大,地层孔隙度、盐水黏度以及CO₂扩散系数越小,发生盐水对流的临界时间越短,高密度盐水流的临界宽度越小,对流现象越明显。因子主次分析结果表明,矿化度是影响CO₂溶解的主要因素,盐水对流可使CO₂在地层水中的溶解量提高0.53%⁵5.45%。