CO₂凭借其自身独特的性质在陆地油气钻采作业中已经有了广泛的应用,并逐渐在海洋作业中展现出其他流体无可比拟的优势。虽然目前尚未见到将CO₂用于海洋油气中的现场实验,但是关于CO₂海洋封存以及利用CO₂置换天然气水合物等方面的研究正在逐步展开。CO₂井筒流动规律是CO₂海洋作业的一个重要研究方向,正确认识CO₂深水井筒流动规律,探明CO₂在井筒流动过程中的温度、压力分布及物性、相态变化情况对CO₂海洋作业的发展具有重要意义。首先,建立了CO₂深水井筒流动模型,模型建立的过程中引入了对海水物性的计算和对地层温度的非稳态计算;并分情况讨论了井筒传热热阻的构成。分析了表征CO₂物性参数的计算方法,通过计算得到了CO₂密度、粘度、导热率等物性参数随温度、压力的变化规律。其次,采用二阶Runge-Kutta方法对模型进行数值求解,得到了注CO₂深水井筒温度、压力剖面,分析了CO₂物性参数在井筒中的变化规律;对比了隔水管保温层、环空流体类型以及排量、注入温度、注入压力等参数对井筒温度、压力的影响。最后,建立起水合物生成的热力学模型,并结合井筒流动模型对注CO₂深水井井筒中CO₂水合物的生成区域及影响因素进行研究。此外,还利用建立起的水合物热力学模型对CO₂置换CH₄水合物进行了可行性分析。本文在CO₂深水井筒流动模型的基础上,系统地研究了注CO₂深水井井筒流动规律,研究结果为相关技术的发展提供了理论依据。