二氧化碳地质埋存作为减少温室气体排放方式中最为行之有效的方法之一,是我国实现在2015年与国际签订的巴黎协定减排目标的重要技术,而长效埋存过程中的井筒完整性决定了埋存能否顺利实行。针对二氧化碳埋存过程中油井水泥环受到腐蚀时,水泥环局部物理化学性质发生破坏这一现象,对二氧化碳腐蚀油井水泥石的腐蚀机理以及腐蚀过程控制机制进行了研究。首先通过固井所用水泥浆配方,对水泥石在地下固结时的水化反应进行分析,从而得出固井水泥石的不同组分配比。根据水泥石与饱和二氧化碳地层水的不同反应过程,分别分析了整个腐蚀过程中的碳化过程、中性化过程以及淋滤脱钙过程中发生的反应,以及各个反应对水泥石的影响。综合各个腐蚀过程较准确的揭示了在水泥石腐蚀后形成的四个不同性质的区域的成因,得到二氧化碳腐蚀油井水泥石的反应机理。为验证机理研究中分析的腐蚀过程,设计了模仿水泥环在地下封隔二氧化碳情况的室内实验,得出了不同温度压力下随时间变化的水泥腐蚀深度,并通过X射线衍射以及扫描电镜等测试分析设备对水泥试样进行分析,从而得出水泥石内部腐蚀区域的不同区域随时间变化的物相组成和微观结构变化。通过比较反应物充分时水泥石腐蚀量与实验中得出的被腐蚀区域对比,实验腐蚀的物质的量远小于充分反应时应消耗的水泥基质物量,确认腐蚀主控机制为传质作用。通过实验得出的不同时间下的腐蚀深度,开展了对二氧化碳腐蚀固井水泥石过程中的传质控制机制分析。首先将整个传质过程总结为渗流过程与扩散过程,研究了水泥石在微小孔道中进行的克努森扩散,确定了实验条件下油井水泥石中离子进行克努森扩散与菲克扩散的临界孔道直径为3.55·10^-9m;将不同时间下的水泥石腐蚀深度实验结果计算得到单位时间下的腐蚀深度变化量,建立这一变化量与扩散速度参数的关系式,从而得出腐蚀前缘推进过程中的扩散贡献量,将其与不同压力下的腐蚀深度得到的渗流贡献量进行比较分析,得到了扩散速度与渗流速度相等的临界时间为117天,从而判断不同时间下腐蚀过程的主控因素,分析了在传质作用结合后形成的腐蚀区域内部的氢离子浓度场,结合动力学反应确定了几个腐蚀区域发生反应的p H值边界条件,并根据氢离子浓度场得到各腐蚀区域的厚度,明确了二氧化碳对油井水泥石几种作用机制下的腐蚀规律。