Pour atteindre les objectifs doubles de développement efficace du gaz de schiste et de stockage géologique du CO₂, la technologie de déplacement par CO₂ supercritique (Sc-CO₂) montre de bonnes perspectives d'application. Cependant, la compréhension systématique des mécanismes microscopiques du déplacement par Sc-CO₂ du CH₄ dans le milieu poreux des schistes fait défaut, notamment concernant les mécanismes de transfert de masse à l'échelle des pores. Basé sur la structure nanopore-matrice des schistes, un modèle bidimensionnel à l'échelle des pores a été construit pour étudier systématiquement les processus microscopiques et les facteurs influents du déplacement du gaz de schiste par Sc-CO₂ (température de 40 ℃, pression de 8 MPa) sous les effets de la convection-diffusion-adsorption. Les résultats montrent : ① Dans l'espace des pores, le Sc-CO₂ forme une avancée de concentration propulsée par convection-diffusion, réalisant un déplacement efficace du CH₄ libre. Dans la matrice, le Sc-CO₂ remplace progressivement le CH₄ adsorbé grâce à une forte affinité d'adsorption, la quantité adsorbée suit trois phases : "aucune adsorption — augmentation — saturation", tandis que la quantité adsorbée de CH₄ traverse les phases "maintien de la saturation — désorption — retour à zéro". ② Avec l'augmentation du coefficient de diffusion (D_s), l'adsorption de Sc-CO₂ dans la matrice augmente, mais l'effet convection-diffusion dans les pores diminue, entraînant une baisse de la concentration de Sc-CO₂ et une augmentation de la concentration de CH₄ dans les pores. ③ Avec l'augmentation de la sélectivité du transport (sel), l'adsorption de Sc-CO₂ dans la matrice est renforcée, mais l'effet convection-diffusion dans les pores est inhibé, ce qui réduit la concentration de Sc-CO₂, prolonge le temps d'équilibre, alors que le comportement de transport du CH₄ est peu affecté par sel. ④ L'augmentation de la constante de vitesse de désorption (k_d) favorise significativement la désorption du CH₄ et l'augmentation de sa concentration totale dans les pores; en revanche, en raison d'une forte adsorption, Sc-CO₂ est peu sensible aux variations de k_d, maintenant une quantité et une concentration stables de Sc-CO₂.

convection-diffusion-adsorption;transfert de matière;modélisation à l’échelle des pores;nano-échelle;dioxyde de carbone supercritique (Sc-CO₂);amélioration du taux de récupération;gaz de schiste