二氧化碳和其他温室气体的人为排放被确定为全球变暖和气候变化的主要原因,二氧化碳地质埋存与利用技术被认为是一种经济有效的减排手段,在异常高温油藏中注入CO2,不仅可以埋存CO2和提高原油采收率,还可以开采高温油藏中未被利用的地热资源,既能减轻温室效应又可以获得额外的经济效益。但针对异常高温油藏中注入CO2实施地质埋存和驱替的理论技术还缺乏深入研究,因此,本文以JD油田XX1油藏为研究对象,研究异常高温油藏CO2埋存及驱替技术的可行性。通过分析JD油田XX油藏的地质特征、构造特征、储层性质以及流体特征,选取合适的评价指标,利用改进的Sugeno模糊积分法,建立了一套适用于异常高温油藏CO2地质埋存及驱替的筛选评价体系,对XX1油藏、XX2油藏、XX3油藏注CO2驱替及地质埋存的适宜性进行了分析筛选,得到XX1油藏最适宜CO2驱替及地质埋存。基于高斯过程回归与差分进化算法,提出了GPR-DE方法,建立了计算CO2-原油体系最小混相压力的新模型,得到了JD油田XX1油藏的最小混相压力。利用统计误差和图形误差评价了不同预测模型的精度,新模型与现有模型相比精确度最高,误差仅为2.06%。基于CO2驱油机理、CO2采热机理、CO2地质埋存机理,利用CMG数值模拟软件,建立了异常高温油藏CO2地质埋存与驱替数值模型,并对比了不同开发方式、不同油藏参数和不同注气速率对油藏开发效果的影响。在参数敏感性分析的基础上,利用响应曲面法,分析了当考虑多个参数时,得到注气速率和采液速率对油藏的开发效果影响程度最大。通过建立多目标与单目标注采优化模型,对数值模型进行注采优化研究。当以经济净现值和CO2采热量为目标函数时,多目标粒子群算法计算得到的优化结果最好。当以经济净现值为目标函数时,差分进化算法计算得到的结果最好。