随着油田开采进入中后期，原油的采收率越来越低，注二氧化碳驱油不仅能大幅度提高油气田的采收率，还能解决二氧化碳的封存问题。对于注二氧化碳驱油项目，为了提高驱油效率、为井口二氧化碳注入参数设置提供理论依据，就需要对二氧化碳驱井下二氧化碳超临界相态分布进行研究和分析。因此要建立二氧化碳驱井下相态分布数值模型，为了验证数值模型的准确性，就必须对注二氧化碳过程井筒内的相态分布进行全分布式的监测，其中温度与压力参数的监测尤为重要。但是常规的井下温度压力监测手段，无法在注二氧化碳过程中，对井筒内二氧化碳流体温度和压力数据进行分布式实时在线监测。本文基于传热学理论，应用能量守恒定律，结合二氧化碳物性参数的数值计算方法，建立了注二氧化碳流体过程中井筒内温度与压力沿井筒分布的耦合数值模型；基于离散化的数值模型，编制了MATLAB迭代计算程序，设置合理的井口参数与注入参数就能得到注二氧化碳井筒中温度与压力的分布曲线，从而绘制出井下二氧化碳相态分布图；为了方便用户使用，编制了基于MATLAB程序的图形用户界面。为了验证本文建立的二氧化碳驱井下相态分布数值模型的准确性，在分析光纤温度压力传感器监测原理的基础上，确定采用拉曼光纤温度传感器与布里渊光纤压力传感器，分别来监测井下的温度和压力数据；针对注二氧化碳井的复杂环境，以及光纤本身纤细易碎的缺点，对光纤传感器进行了合理的封装结构设计；应用传热学原理和弹性力学理论，对封装后的光纤传感器温度与压力多界面传递的灵敏度问题进行了分析与计算；对封装后的光纤传感器进行了温度和压力的标定试验，获得了封装后光纤传感器的性能指标。利用搭建的基于全分布式光纤传感的二氧化碳驱相态监测系统，制定相应的井口布设方案，对试验井注二氧化碳的温度压力进行监测；对现场监测数据进行了分析处理，并与经过MATALB程序迭代计算得到的理论数据进行比对，验证了本文建立的二氧化碳驱井下相态分布数值模型的准确性；利用本文建立的二氧化碳驱井下相态分布数值模型分析井口注入参数与井下相态分布的关系，以此来提高注二氧化碳驱油效率，获得理想的驱油效果，同时也为注二氧化碳工艺参数的设置提供了必要的理论依据。