大气中CO₂含量升高而诱发的温室效应已经受到了国际社会的热切关注。目前,将CO₂封存于深部咸水层是国际上公认的储存方法,而砂岩储层又是储量最大的地质储层,那么,CO₂注入含水层中所引起的CO₂-咸水-岩石相互作用对砂岩储层矿化封存机制的影响在二氧化碳地质封存中就起着至关重要的作用。而迄今为止,对砂岩储层的研究比较少,所以,本文以内蒙古鄂尔多斯神华CCS示范工程采取的刘家沟组和石千峰组储层砂岩为研究对象,利用CO₂-水岩反应实验、实验测试及数值模拟等方法,对实际储层条件下CO₂-水岩反应对砂岩储层矿化封存机制的影响进行了研究,并得出以下结论:(1)当CO₂注入含水层之后,刘家沟组砂岩储层中方解石持续生成,且方解石生成量与温度成正比,样品表面还出现其他的碳酸盐矿物及绿泥石等;石千峰组砂岩表面虽没有出现难溶的碳酸盐矿物沉淀,但是水铝矿、绿泥石等矿物沉淀的出现,同样可以说明CO₂能以矿化封存的方式储存在岩层中,但是可能需要更高的温度条件。(2)研究区砂岩储层的矿化反应与温度的变化有着密切的关系,矿物溶蚀方面,温度越高,长石、石英及黏土矿物等溶蚀越剧烈;矿物生成方面,方解石的生成量与温度成正相关,绿泥石则在低温条件下更利于生成。(3)CO₂注入砂岩储层之后,刘家沟组砂岩储层孔隙度呈逐渐增大的趋势,储层条件得到了优化,更利于CO₂的地质封存;石千峰组砂岩储层孔隙度呈现减小的趋势,发生自封闭作用。这对解释最优储层的转变从微观上提供了一定的依据。(4)数值模拟结果与实验结果趋势基本吻合,论证了实验结果,并做出了补充,增强了实验结果的可靠性。