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人为CO2大气排放被众多专家学者认为是导致近年来气候变化的主要原因，因此如何处置排放到大气中的CO2成为热门话题。将大气中的CO2捕获后注入到地层深部具有一定地质结构的咸水层中（CGS）是目前处置CO2的一种最行之有效的方法。而CO2从地质储库泄漏问题是CGS工程能否得以顺利实施和推广应用的关键。盖层是覆在地质储层之上能够有效阻挡CO2泄漏的有效封闭层，是整个CGS系统的一个重要组成部分。CO2进入盖层后所诱发的气、咸水和岩石之间的地球化学反应将会导致盖层物理、化学属性的变化，增强或者减弱盖层的封闭质量。CO2侵入后封闭能力受到削弱的盖层往往是CO2从地质储库逃逸的通常路径。鄂尔多斯盆地是我国重要的能源、化工基地，CO2排放问题已经成为制约该盆地内经济持续发展的主要因素。该盆地深部具有巨大储存潜力的咸水层是进行CO2地质储存的理想储库。因此针对此深部地质储库进行CO2-咸水-岩相互作用对盖层封闭能力演化的影响研究具有重要的实际意义，对今后CO2地质储存系统泄漏风险评估具有重要的理论意义。本文以鄂尔多斯盆地东北部石千峰组上部泥岩盖层为目标，利用室内实验、数值模拟和理论分析相结合的方法，通过开展高温高压反应釜实验，CO2侵入方式、矿物初始组成以及渗透率、孔隙度空间非均质分布对矿物转化、盖层封闭性能演化的影响分析，系统地研究了CO2-咸水-岩相互作用对石千峰组泥岩盖层封闭能力时空演化的影响。利用我国典型天然CO2气藏作为类比物，结合研究区实际的地质条件，通过类比的方法对本文数值模拟结果进行了可靠性验证分析。本次研究成果可以为鄂尔多斯CO2地质储存示范工程的选址、盖层优选以及CO2泄漏风险评估等提供科学的依据和技术支撑，同时本文所利用的研究方法同样适用于其它CO2地质储存（CGS）系统盖层封闭性能演化过程预测评估。