Este estudio evaluó la aplicabilidad de la inyección de CO2 para la Recuperación Mejorada de Petróleo (EOR) y el Almacenamiento Geológico de Carbono (GCS) en la Cuenca del Lago de Maracaibo. Se consideraron criterios técnicos, ambientales y económicos para la selección de yacimientos candidatos. En el caso de EOR se simularon siete escenarios con tasa de inyección y configuración de pozos, fluido de inyección (CO2, metano y nitrógeno). La inyección de CO2 resultó más efectiva, aumentando el factor de recobro hasta un 10% por encima del agotamiento natural (30%). Se propuso un yacimiento para GCS y se modeló que la capacidad de almacenamiento es de 66.51 MMMPCN de CO2 en 40 años. El estudio destacó el rol crucial de las tecnologías de monitoreo sísmico 4D y el uso de algoritmos de Inteligencia Artificial (IA) como herramientas fundamentales para reducir la incertidumbre y fortalecer la toma de decisiones en la gestión de proyectos similares.