二氧化碳地质封存是一个新型的地质工程热点问题,仍然面临诸多挑战,其中之一是如何利用纳米材料与技术提高储层的可注入性和有效储量。本文将纳米流体的对流-扩散方程与三维多孔介质多相流动模式相结合,初步建立多孔介质中超临界CO2 纳米流体多相流动理论模型,采用高精度时空守恒元/解元(CE/SE)算法,模拟非均质储层中CO2 的前缘迁移和分布特征。计算结果显示,疏水纳米粒子减弱流体边界层内流动的剪切力,增强CO2 在边界层内的移动性能,即纳米粒子在流体边界层减阻机理;同时,纳米粒子增强流体内部的剪切作用,促进CO2 前缘迁移均匀化。上述结果初步揭示疏水纳米粒子降低了地层非均质性对CO2 前缘迁移的影响,可提高CO2 有效地质储量。本文提出的纳米流体地质封存概念,对商业化大规模CO2 地质封存、深层干热岩地热资源的开发、致密油气藏的高效开发以及提高采收率(EOR)具有意义,同时对纳米材料与技术在环境资源利用及资源高效再生中的应用研究领域具有一定的推动作用。