在全球气候变暖和“双碳”目标驱动下,深部碳储空间的高效开发与安全封存成为实现碳中和的关键路径。系统综述了深部咸水层、枯竭油气藏、不可采煤层及玄武岩层等碳储空间的探测技术、场地适宜性评价方法及规模化封存的关键理论技术难题。结果表明:CO₂注入引发的多场耦合效应(热-流-力-化学)可能导致断层活化、盖层泄漏及地震风险,需通过多物理场数值模拟与动态监测构建风险评估框架。深部咸水层占我国理论封存潜力的98.64%,但其非均质性显著,适宜性评价需结合地质稳定性(断裂发育、盖层封闭性)和封存能力(孔隙率、渗透率)构建多尺度指标体系,联合层次分析法、GIS及机器学习方法优化选址决策。针对深部碳储空间复杂性,地震与电法联合探测技术可以显著提升储层识别精度,其中全波形反演(FWI)可刻画孔隙-裂隙结构,重磁反演技术实现深部构造建模,多物理场数据融合技术降低反演多解性。在煤矿绿色转型方面,创新提出“负碳充填”技术,通过CO₂矿化钢渣、粉煤灰等工业固废制备充填材料,实现高固碳率,同时兼顾生态修复与动力灾害防控。深部不可采煤层CO₂封存与煤层气驱替(ECBM)协同效应显著,需优化压裂—驱替—封存全生命周期管理模式。采空区CO₂封存则面临碎裂煤岩体复杂渗流-吸附机理挑战,需构建多相动态模型评估游离态、吸附态及溶解态封存潜力。潜力计算方法随储层类型差异显著,咸水层采用封存机理法(构造圈闭、溶解、矿化耦合),枯竭油气藏结合物质平衡法与数值模拟,煤层依赖吸附容量与置换效率评估。注入技术创新方面,微纳米气泡注入技术可提升CO₂溶解率,玄武岩“水混合溶解态注入”模式实现高矿化率。未来需强化多学科交叉,通过多物理场联合智能探测与精细成像,突破多类型、立体碳储空间精细探测的行业难题,研发深部负碳高效充填开采材料与技术装备;构建深部立体集成空间CO₂封存潜力计算与适宜性评价方法体系,形成技术标准体系和信息决策系统,为“双碳”目标下地质封存规模化应用提供理论与工程支撑。