二氧化碳（CO2）捕集与封存技术(简称CCUS)指将CO2从大型排放源(如电厂、化工厂等)捕集、运输并注入地下深部储层进行永久封存的技术，是实现煤炭清洁高效利用、应对全球气候变化的有效技术手段之一。捕集的CO2以超临界压力状态注入储层，在储层多孔结构中的多相流动以及与储层水和岩石间的化学反应，直接影响CO2在储层内赋存状态，是CO2地质封存长期安全性评价的关键。然而，强变物性、化学反应与结构耦合两相流动机理不清，难以理论预测，高压可视化实验难度大，从而无法预测深部储层压力变化对于封存长期安全性的影响。
国家重点研发计划“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”重点专项2016年立项项目“CO2低能耗捕集与地质封存利用的关键基础科学问题研究”项目取得重要进展。清华大学姜培学教授团队建立了孔隙和细观尺度高压可视化实验系统，实现了超临界压力下(大于7.4MPa)两相界面的实时追踪和定量测量，揭示了界面和结构变化对两相流动影响的微观机制。该团队发现矿物溶解通过扩大孔喉直径和减小比表面积来改变孔结构，引起CO2/水毛细压力曲线和相对渗透率的变化，同时当储层压力降低时，首次实验发现微孔中CO2析出气泡的合并现象，阐明了化学反应与多孔多相流动的耦合作用产生自密封机制，阻止CO2在储层中的快速移动。
