【摘要】碳捕集、利用与封存技术(carbon capture,utilization and storage,CCUS)是指将CO_2从能源利用、工业生产或大气中分离出来，经过提纯运送到可利用或封存场地，以实现被捕集的CO_2与大气长期分离的技术。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)近期在报告中指出：CCUS技术是碳减排与碳中和的“foundation”技术。在我国碳达峰碳中和的“双碳”目标大背景下，CCUS技术被认为是我国实现碳中和目标不可或缺的关键性技术之一。该文对国际、国内主要研究团队和作者研究团队近年来在CO_2地质封存、增产致密油/页岩气/深层地热开采过程中的关键热质传递问题研究进行了综述，通过理论分析，利用分子动力学、格子Boltzmann、计算流体力学等模拟方法，和微观孔隙尺度可视化实验、岩心尺度核磁共振实验、超临界压力流体对流换热实验等实验手段，从不同尺度阐述了储层条件下超临界CO_2在微纳多孔结构中多相多组分流动与热质传递机理，分析了矿物反应、降压析出、流体变物性、尺度效应等对CO_2地质封存和驱油、驱气、采热过程中的影响规律，从而为CO_2地质封存和利用的应用提供理论和技术支撑。