二氧化碳捕集与埋存技术（CCS）是在能源需求极度增长时期对温室气体进行科学减排的重要措施之一,而长期埋存条件下注入地层中的CO2会与水泥石发生化学反应,腐蚀井筒水泥环并降低其密封性能,从增大CO2沿井筒逃逸的风险。为了探究CO2埋存条件下油井水泥石的腐蚀规律,本文采用理论分析、室内实验和数学模拟相结合的方法,明确了水泥石中矿物含量和孔渗参数在时间与空间上的变化规律,探究了水化产物对腐蚀规律的影响。首先从油井水泥自身材料特性入手,明确固井水泥石受二氧化碳腐蚀的内在原因。阐述了CO2与水泥石间的反应方程式和反应产物,揭示了CO2与水泥石的反应规律。进行了静态腐蚀实验,验证机理分析的同时为数值模拟提供参照。实验以扫描电镜观测和X射线衍射分析为手段,得出了水泥石不同腐蚀深度处的微观形貌和物相组成,以及不同腐蚀时间下的腐蚀深度。根据CO2与水泥石的动力学反应机理,以溶质质量守恒、质量作用定律、动力学速率方程等为理论基础,建立溶质运移反应模型,实现对水泥石腐蚀过程的精确描述。通过数值模拟,分析了腐蚀深度、矿物组分、孔渗参数的演化规律,模拟与实验结果吻合性较好。基于模拟分析结果,提出了腐蚀分区定量划分方法和腐蚀程度评价标准。进行了水泥水化产物对CO2腐蚀油井水泥的影响研究,探究了氢氧化钙含量、水化硅酸钙钙硅比对水泥石腐蚀的影响。模拟结果指出:降低水泥石中水化硅酸钙的钙硅比可提高水泥石的抗腐蚀能力,同时水泥石中的氢氧化钙体积分数应维持在5%～10%,水泥石中过高与过少的氢氧化钙均会降低水泥石的抗腐蚀能力。研究成果有助于提升对二氧化碳埋存条件下固井水泥环的腐蚀规律和腐蚀机理的认识,为二氧化碳埋存条件下的井筒完整性研究提供理论和技术支持。