二氧化碳（CO2）增强石油开采技术（CO2-EOR）被认为是实现“碳中和”战略目标的重要工程手段之一。一方面,CO2注入油层后将以超临界态、溶解水相、溶解油相、甚至通过水-岩-CO2反应形成碳酸盐矿物相,实现一定规模的地质封存;另一方面,注入形成的压力梯度及CO2的特殊理化性质,能够提高地层原油采收率,使之成为重要的三次采油技术。然而,目前研究多忽略CO2酸性气体特征,对CO2-水-岩地球化学反应及CO2的相态转化过程考虑不多、刻画不完善,对CO2-EOR系统的碳封存潜力以及CO2在各相态分布的定量评价还远远不够。因此开展驱油过程中CO2的迁移转化及相态分布（定量）研究,对CO2-EOR技术碳封存潜力和采油效率的（定量）评价具有重要意义。采用理论分析的方法进一步明确了CO2与多组分油相之间的相互作用机理、反应性溶质运移及CO2-水-岩化学反应过程。在现有国际通用模拟程序TOUGHREACT基础上,添加油相组分质量守恒方程、相平衡闪蒸计算,基于原程序包含的较全面的矿物热力学和反应动力学参数数据库,开发了应用于CO2-EOR系统的多相多组分、温度-渗流-化学多场耦合模拟程序TOUGHREACT-EOR。通过对比CO2驱油室内实验及商业软件CMG（Computer Modelling Group）,验证程序的可靠性。并将验证后的程序应用于吉林油田大情字井区块CO2混相驱及新立区块的非混相驱工程系统中,分析混相及非混相场地驱替过程中注入CO2的迁移、转化及相态分布规律。考虑到实际工程中储层内大多为非混相或局部混相状态,因此本文通过敏感性分析,识别非混相驱系统中影响碳封存及采油效率的关键参数。通过上述工作,总结出论文的主要创新性成果如下:（1）明确了CO2与多组分油相之间的相互作用机理、多组分反应溶质运移及水-岩-CO2化学反应过程,建立了CO2在超临界-水相-油相-碳酸盐矿物相之间的迁移转化数学模型。（2）程序验证表明,程序TOUGHREACT-EOR能够很好的刻画CO2驱油及地球化学过程,并通过对比场地实测数据,验证了程序在场地尺度上的适用性。与其它组分模拟器相比,TOUGHREACT-EOR的优势体现在:1)程序考虑了矿物溶解/沉淀速率随矿物含量、pH值、液相物性特征、比表面积、压力变化的反应动力学特征,对CO2-EOR系统中碳的迁移及相态转化过程刻画更精确;2)调用了原TOUGHREACT程序中完善的矿物溶解及沉淀模块,能够全面考虑CO2-EOR过程中可能的次生矿物;3)继承了原程序丰富的矿物反应动力学、热力学参数数据库,用户可通过程序的水-岩平衡计算对输入的初始地球化学系统进行校正,降低样品测试结果的误差。总体来说,程序TOUGHREACT-EOR可较好的应用于含油多相流系统CO2地质封存研究。（3）本文通过将程序TOUGHREACT-EOR应用于吉林油田,明确了CO2-EOR技术应用中化学场考虑的必要性,并定量评价了地球化学过程对采油效率、CO2迁移转化及相态分布的影响。此外,本文同时考虑碳封存效率及采油效率两个指标开展了CO2-EOR工程的敏感性分析,明确了不同工程条件及地层条件对CO2迁移转化、相态分布及采油效率的影响程度,为CO2-EOR作为CCUS技术实现同时考虑封存效率及产油效率的工程方案优化提供理论依据及技术支撑。