废弃气藏是实施二氧化碳埋存的理想场所，但其中的杂质气体会影响二氧化碳在水中的溶解过程。针对此问题，建立了考虑逸度-活度的热力学模型，准确捕捉杂质气体-二氧化碳-咸水混合体系的热力学特征。在此基础上，应用基于算子的线性化数值方法，高效准确求解物质守恒方程，研究不同混合物对二氧化碳在咸水中扩散-对流的影响。以荷兰Pernis气田为例，分析并评价了废弃气藏二氧化碳埋存的可行性及潜力。研究结果表明，二氧化碳在咸水中的溶解度随压力的升高而增加，随温度及矿化度的升高而降低；不同杂质气体对二氧化碳溶解能力的影响不同，甲烷对二氧化碳溶解度降低程度最大。二维模拟结果表明，杂质气体会降低二氧化碳羽流指进的速度，同时杂质气体会延长对流触发的时间，但对总的溶解量影响不大。Pernis气田模拟表明，废弃气田开展二氧化碳埋存潜力巨大；短时间内，二氧化碳主要以自由气及束缚气形式存在，溶解气量较少。