CO₂-混合体系是CO₂地质封存过程中最为常见的流体,密度作为基础物性之一,会影响流体的传热和流动特性。获取大量精确可靠的密度数据,并充分了解其对CO₂地质封存的影响,才能确保实际工程长期的安全运行。本文首先对CO₂地质封存领域内的CO₂-混合体系的密度研究进行了系统性综述,共调研了300余篇文献、十万余个数据点。结果表明大多数混合组分已经有比较充足的密度研究数据,部分实验数据由于研究年代过于久远,存在不可靠性,部分组分缺少油藏工况下的数据。CO₂-咸水三元体系、CO₂-气体多元体系的相关实验数据工况较少,且模型方面的研究,尤其是理论模型方面的研究尚显不足。在此基础上,建立了两种能够共享和查询的实验数据库,利用Java搭建的查询系统可以通过局域网在线使用,C#系统简单便捷,便于搭建维护及使用。随后利用实验数据拟合建立了CO₂-混合体系密度模型,基于梯度提升回归算法的密度模型（GBRT）和随机森林算法密度模型（RF）,适用于混合气及NaCl-H₂O系统、298.15-478.15 K、5-18 MPa、0.8-1_CO2的情况。GBRT模型能够准确预测CO₂混合系统的密度,AARD为0.25%,具有广泛的适用性。RF模型的预测能力稍弱于GBRT,AARD为0.89%,整体精度尚可。GBRT和RF模型对于杂质浓度超过20%的情况预测精度偏弱,需要加强模型对高杂质浓度情况的预测能力。利用GBRT模型改进CO₂溶液密度,建立了井筒注入-咸水层封存联合模型,并分析了不同注入工况对井筒、地层传热特性的影响。结果表明,井深较浅时,焦耳汤姆森冷却效应以及流体-地层的温差是影响井筒内温度变化的主要原因;井深大于600 m时,流体温度取决于地层温度及井筒热阻。流体注入影响冷却域范围以及温度极值出现的位置,高温或低压注入将抑制焦耳汤姆森冷却效应。在地质封存工况下,井筒入口处的温压条件对咸水层封存后期物性参数的影响较小。局部焦耳汤姆森冷却效应过大可能会造成井筒内结冰堵塞,影响工程效率,实际封存中应尽量避免。