Pour atteindre les deux objectifs que sont le développement efficace du gaz de schiste et le stockage géologique du CO₂, la technologie de déplacement par CO₂ supercritique (Sc-CO₂) montre de bonnes perspectives d’application. Cependant, la compréhension systématique du mécanisme microscopique de déplacement du CH₄ par Sc-CO₂ dans les milieux poreux du schiste fait encore défaut, en particulier au niveau microscopique du transfert de masse. Basé sur la structure nanoporeuse et matricielle du schiste, un modèle bidimensionnel à l’échelle poreuse a été construit pour étudier systématiquement le processus microscopique et les facteurs d’influence du déplacement du gaz de schiste par Sc-CO₂ (température 40 ℃, pression 8 MPa) sous l’action de la convection-diffusion-adsorption. Les résultats montrent : ① Dans l’espace poreux, le Sc-CO₂ forme un front de concentration propageant grâce à la convection et à la diffusion, réalisant un déplacement efficace du CH₄ libre. Dans la matrice, le Sc-CO₂, grâce à une forte affinité d’adsorption, remplace progressivement le CH₄ adsorbé, avec une adsorption présentant trois phases : « adsorption nulle — croissance — saturation », tandis que l’adsorption du CH₄ correspond au processus « maintien de saturation — désorption — zéro ». ② Avec l’augmentation du coefficient de diffusion (D_s), l’adsorption du Sc-CO₂ dans la matrice est renforcée, mais l’effet convection-diffusion dans les pores est affaibli, ce qui entraîne une baisse de la concentration de Sc-CO₂ et une augmentation de celle de CH₄. ③ Avec l’augmentation de la sélectivité de transport (sel), l’adsorption du Sc-CO₂ dans la matrice augmente, mais l’effet convection-diffusion dans les pores est inhibé, entraînant une baisse de la concentration de Sc-CO₂ et un allongement du temps d’équilibre, tandis que le comportement de transport du CH₄ est peu influencé par sel. ④ L’augmentation de la constante de vitesse de désorption (k_d) favorise significativement la désorption du CH₄, ce qui augmente la concentration totale de CH₄ dans les pores ; le Sc-CO₂, en raison de sa forte adsorption, est peu sensible aux variations de k_d, et la quantité ainsi que la concentration de Sc-CO₂ restent stables.

convection-diffusion-adsorption;transfert de masse;modélisation à l’échelle poreuse;échelle nanométrique;dioxyde de carbone supercritique (Sc-CO₂);augmentation du taux de récupération;gaz de schiste