Die geologische Speicherung von CO₂ ist ein entscheidender Schritt zur Erreichung der Emissionsminderungsziele der Kohlenstoffabscheidungs-, -nutzungs- und -speicherungstechnologie (CCUS). Mit der Ausweitung des CO₂-Injektionsvolumens und der Verlängerung der Injektionszeit steigen die Risiken von Leckagen an Bohrlöchern und Deckschichten aufgrund von Versagen der Bohrlochintegrität, Aktivierung von Verwerfungen sowie Ausbreitung und Entwicklung von Rissen in der Deckschicht. Das ausgetretene CO₂ steigt vertikal auf und breitet sich horizontal aus und gelangt so in Grundwasser und Bodenumgebung, wo es sich breitflächig diffundiert und in mehreren Formen umgewandelt wird, was die regionale ökologische Sicherheit beeinträchtigt. Unter dem Einfluss der gekoppelten thermo-mechanisch-hydraulisch-chemischen Felder in den Gesteinsschichten ist dieser mehrwegige, raumüberschreitende, großräumige und langzeitliche Migrations- und Umwandlungsprozess äußerst komplex. Die präzise Identifizierung und quantitative Bewertung von Leckagerisiken und Umweltrisiken erfordert verschiedene Migrations- und Transformationssimulationsmethoden. Dieser Artikel fasst die Hauptleckwege der geologischen CO₂-Speicherung (Bohrlöcher, Deckschicht und Verwerfungen) systematisch zusammen, erläutert die Leckmechanismen, fasst die Schlüsselfaktoren wie Temperatur, Druck und geochemische Reaktionen zusammen; analysiert die Migrations- und Transformationsmechanismen von CO₂ nach Leckage in Verwerfungen, Deckschichten, Grundwasser und Boden und bestimmt die dominierenden Steuerfaktoren und Umwelteinflüsse; gibt einen Überblick über gekoppelte Simulationsmethoden zur CO₂-Migration und -Transformation in Deckschichten, Verwerfungen, Grundwasser und Boden sowie deren Anwendung zur Verifikation der Leckmechanismen, Erkennung von Migrations- und Transformationsregeln und Vorhersage von Umweltrisiken. Studien zeigen, dass aktuelle Modelle vor Herausforderungen stehen, insbesondere bei der genauen Simulation der dynamischen Verteilung der Gasphase in Verwerfungen, der Multi-Umgebungs-Kopplung über geologische Schichten hinweg sowie der mikrobiellen Transformationsprozesse. Zukünftig sollte der Fokus auf der Erforschung gekoppelte Migration-Transformationssimulationen über mehrere geologische Schichten und Umgebungen liegen, dem Aufbau eines Analyse-Systems für den gesamten Raum- und Prozessablauf der Migrations- und Leckagerisiken sowie der Entwicklung eines integrierten Simulationsrahmens für das Injektions-Migrations-Leckage-Diffusionssystem, um eine theoretische Grundlage und Unterstützung für die ganzheitliche Optimierung der Leckageüberwachung und präzise Umwelt-Risikovorhersage bereitzustellen.

Geologische CO₂-Speicherung;CO₂-Leckage;Migration und Transformation;Numerische Simulation;Umweltauswirkungen