لتحقيق هدفين متزامنين هما التطوير الفعال للغاز الصخري والحجز الجيولوجي لثاني أكسيد الكربون (CO₂)، تظهر تقنية استخدام ثاني أكسيد الكربون الفائق الضغط (Sc-CO₂) أفاق تطبيق جيدة. ومع ذلك، لا تزال هناك فجوات معرفية منهجية حول الآليات الدقيقة لاستخدام Sc-CO₂ في إزاحة الميثان (CH₄) في وسط مسامي صخري، وخاصة فهم آلية نقل المادة على مقياس المسام. استناداً إلى الهيكل النانوي للمسام والكتلة للصخر الزيتي، تم بناء نموذج ثنائي الأبعاد لمقياس المسام لدراسة العملية الدقيقة وتأثير العوامل على استخدام Sc-CO₂ (عند درجة حرارة 40 ℃ وضغط 8 ميجا باسكال) لإزاحة الغاز الصخري تحت تأثير الحمل الحراري، الانتشار، والامتصاص. أظهرت النتائج: ① في الفضاء المسامي، يشكل Sc-CO₂ بواسطة الحمل الحراري والانتشار جبهة تركيز دافعة تحقق إزاحة فعالة للميثان الحر. في وسط الكتلة، يقوم Sc-CO₂ باستبدال الميثان الممتص تدريجياً بفضل قوة الامتصاص العالية، حيث يظهر امتصاصه ثلاث مراحل: "لا امتصاص - زيادة - تشبع"، في حين يتبع امتصاص الميثان ثلاث مراحل مقابلة: "تشبع مستمر - إزالة امتصاص - عودة للصفر". ② مع زيادة معامل الانتشار (D_s)، يزداد امتصاص Sc-CO₂ في الكتلة لكن تقل تأثيرات الحمل الحراري والانتشار في المسام، مما يؤدي إلى انخفاض تركيز Sc-CO₂ وارتفاع تركيز CH₄ داخل المسام. ③ مع زيادة الانتقائية في النقل (sel), يزداد امتصاص Sc-CO₂ في الكتلة، لكن تأثير الحمل الحراري والانتشار داخل المسام يتعرض للكبت، مما يؤدي إلى انخفاض تركيز Sc-CO₂، وإطالة زمن التوازن، في حين أن حركة CH₄ تتأثر بشكل طفيف بـsel. ④ زيادة ثابت معدل إزالة الامتصاص (k_d) تعزز بشكل ملحوظ إزالة امتصاص CH₄ ويرتفع التركيز الكلي لـ CH₄ في المسام؛ في حين أن Sc-CO₂ غير حساس لتغيرات k_d بسبب قوى الامتصاص القوية، مما يحافظ على ثبات امتصاص وتركيز Sc-CO₂.

الحمل الحراري-الانتشار-الامتصاص;نقل المادة;محاكاة مقياس المسام;القياس النانوي;ثاني أكسيد الكربون الفائق الضغط (Sc-CO₂);زيادة معدل الاستخلاص;الغاز الصخري