在CO₂的地质封存过程中,由于微孔隙及裂隙（直径小于50nm）的存在,H₂O和超临界CO₂可以从岩石孔隙内渗透泄漏;同时,由于岩石表面溶解反应,流体中盐离子浓度增加、岩石表面结构破坏,进一步影响了H₂O和CO₂在岩石孔隙内的流动过程。本文采用分子动力学模拟的方法,选取镁橄榄石作为岩石的主要成分,研究了CO₂地质封存条件下镁橄榄石孔隙内溶解反应和多相流动的过程,从微观角度分析了镁橄榄石表面的溶解规律,研究了H₂O的单相流体、H₂O-CO₂的多相流体在镁橄榄石孔隙内的流动过程,初步探讨了流体中盐离子浓度增加、岩石表面结构破坏对流动过程的影响机理,为有效防止CO₂的泄漏、提高CO₂地质封存的安全性提供理论基础。本文首先对H₂O和CO₂在镁橄榄石表面的吸附过程和溶解反应进行了研究。计算了H₂O、CO₂在镁橄榄石表面的吸附能和平均自由能,确定了H₂O、CO₂的吸附特性,在此基础上,进一步分析了镁橄榄石表面在不同盐溶液中的溶解活化能和溶解规律。结果表明,H₂O在镁橄榄石表面为双层吸附,CO₂在镁橄榄石表面为单层吸附;镁橄榄石表面的溶解取决于Mg-O键的强度;镁橄榄石表面溶解时,溶液中的Mg²⁺、Ca²⁺、H₃O⁺倾向与镁橄榄石表面的镁原子发生离子交换,CO₃^2-倾向与镁橄榄石表面的镁原子形成MgCO₃。其次,本文开展了单相H₂O在镁橄榄石孔隙内泊肃叶流动的研究。分析了孔隙宽度、作用力、温度和压强、盐离子浓度、表面结构破坏对H₂O泊肃叶流动的影响,研究了氢键数目、镁橄榄石表面的流动阻力对H₂O粘度的影响机理。结果表明,孔隙宽度小于15 nm时,密度震荡使得H₂O的平均密度随孔隙宽度的减小而增加;作用力的增加、温度的升高、盐离子浓度的提高均能促进H₂O分子间氢键网络的致密性;温度的升高、盐离子浓度的提高有利于增加镁橄榄石表面对H₂O的流动阻力;氢键网络和流动阻力的综合作用影响了H₂O的粘度;此外,表面结构的破坏有利于增加H₂O的流动阻力,增大流动阻力损失,减小H₂O的流动速度。最后,本文研究了H₂O和CO₂组成的多相流在镁橄榄石孔隙内的多相流动。分析了H₂O和CO₂组成的混合相在镁橄榄石孔隙内的各相分布,探讨了CO₂注入量对H₂O-CO₂流动特性的影响,并进一步分析了流体中盐离子浓度增加、表面结构破坏对H₂O-CO₂多相流动的影响。结果表明,H₂O和CO₂多相流动时,H₂O吸附在镁橄榄石表面形成H₂O层,CO₂被隔离处于孔隙的中间区域;随CO₂注入量的增加,H₂O分子间的氢键数目不断减少,镁橄榄石和H₂O分子间的作用力不断增强;随CO₂注入量的增加,C-C原子对径向分布函数的第一峰值逐渐减弱,CO₂分子间更为疏散,减弱了CO₂分子的流动阻力;表面结构的破坏将影响H₂O分子和CO₂分子在孔隙通道内的流动排布,使得H₂O分子在纳米孔隙内形成“水桥”,增加了CO₂分子的流动阻力。