CO₂代替水注入页岩气储层强化页岩气开采的同时可实现CO₂在页岩储层中的永久封存。CO₂注入页岩储层后,在高温高压环境下,CO₂-页岩相互作用改变页岩力学及物理化学性质,进而影响页岩气的开采效果及CO₂封存的稳定性。目前有关于CO₂作用后页岩力学性质与孔隙结构等物理性质的相关研究,而CO₂作用后页岩化学结构等化学特性研究尚处于起步阶段,其影响规律与作用机制尚不清楚。因此开展储层环境下CO₂作用后页岩化学特性研究对CO₂强化页岩气高效开采及地质封存一体化实践具有一定指导意义。本文以重庆涪陵地区龙马溪组页岩为研究对象,基于不同温度、压力及含水情况下的CO₂浸泡页岩实验,利用FTIR红外光谱分析、XRD分析、SEM-EDS分析及接触角测试等手段,开展了CO₂作用后页岩化学结构、矿物组成及润湿特性变化规律研究。取得的主要研究成果如下:（1）基于FTIR红外光谱分析,揭示了CO₂作用后页岩化学结构的变化规律。CO₂处理后,页岩有机成分支链化指数和芳香数减小,芳香开环,脂肪链长度增加,有机物发生裂解或萃取。碳酸盐特征峰主峰分裂,硅酸盐特征峰重合,碳酸盐发生溶解同时形成碳酸盐新物种,硅酸盐矿物化学性质稳定;温度、压力增加对CO₂-页岩作用程度均有促进作用,且影响规律一致,但压力影响程度更加显著;CO₂+H₂O处理样品具有更强更宽的吸附水特征峰,同时在碳酸盐吸收峰(1420cm^-1附近)的吸收峰强度表现为:未处理>CO₂处理>CO₂+H₂O处理,CO₂+H₂O的溶蚀程度最剧烈。（2）通过XRD与SEM-EDS分析,得到了CO₂作用对页岩矿物组成和矿物微观结构的影响规律。CO₂处理后,干燥和含水情况下页岩的衍射峰数目均随CO₂处理压力增加,CO₂与石英和方解石矿物颗粒间存在电性作用;相比干燥条件,含水条件页岩的表面溶蚀反应更加剧烈,随着CO₂压力增加矿物的溶蚀反应程度变化微弱,在4MPa时CO₂处理后溶蚀反应基本完成;EDS图谱及二值化图显示,页岩表面赋存的白色大颗粒主要为白云石和方解石,CO₂处理后页岩表面结构更加松散,Ca,Mg,C,O含量减少,并出现明显溶蚀孔,且CO₂+水处理页岩的溶蚀现象更明显。（3）明确了不同相态CO₂和含水条件作用后页岩的润湿特性。干燥条件,不同相态下接触角的测量结果显示为:气态<液态<超临界态,页岩疏水矿物成分碳酸盐含量随CO₂处理压力增加而减小,页岩疏水增强;含水条件,页岩润湿角受表面微孔毛细管力和亲水矿物含量双重控制,页岩在气态和液态时表面形貌变化微小,超临界态时CO₂溶解度增大,溶液中会有更多氢离子,继续发生溶蚀反应,含水状态的接触角大小普遍小于相同条件CO₂处理的干燥样品,具体表现为:超临界态<气态<液态。超临界态下,随CO₂处理压力增加,页岩表面接触角呈增大趋势。