一种海上CO2封存泄露检测及安全系统，液态CO2依次经由滤器、CO2注入泵、抑制水合物模块、换热器后被注入目标井口，换热器通往目标井口的封存注入管路是双壁管，在封存注入管路的两端分别设置有上游传感器和下游传感器。发生泄漏时，封存注入管路内部产生负压波，上游传感器与下游传感器将检测到负压波的时间传递给CO2泄露监控系统，CO2泄露监控系统接收到信号后判断出具体泄漏点位置X，同时发出信号关闭CO2注入泵，使液态CO2返回液态CO2储舱。本发明在CO2封存注入过程中发生泄露时能快速发现泄露信号，定位泄露位置，同时及时停止CO2注入泵，将管路中的液态CO2安全处理。避免发生更大的危害，使CO2封存过程中发生意外泄露时的灾害和风险降到最低。