Para alcançar os objetivos duplos de desenvolvimento eficiente do gás de folhelho e armazenamento geológico de CO₂, a tecnologia de deslocamento com CO₂ supercrítico (Sc-CO₂) mostra boas perspectivas de aplicação. No entanto, atualmente falta um entendimento sistemático dos mecanismos microscópicos de deslocamento do CH₄ por Sc-CO₂ em meio poroso de folhelho, especialmente na compreensão do mecanismo de transferência de massa em escala de poros. Com base na estrutura nanoporosa da matriz do folhelho, foi construído um modelo bidimensional em escala de poros, que estudou sistematicamente o processo microscópico e os fatores que influenciam o deslocamento do gás de folhelho por Sc-CO₂ (temperatura de 40 ℃, pressão de 8 MPa) sob a ação de convecção, difusão e adsorção. Os resultados mostram: ① No espaço poroso, Sc-CO₂ forma, através da convecção-difusão, uma frente de concentração propulsiva que realiza o deslocamento eficiente do CH₄ livre. Na matriz, Sc-CO₂, graças à forte afinidade de adsorção, desloca progressivamente o CH₄ adsorvido, apresentando uma adsorção com as características de três estágios "sem adsorção—crescimento—saturação", enquanto a adsorção de CH₄ segue o processo correspondente "manutenção da saturação—dessorção—retorno a zero". ② Com o aumento do coeficiente de difusão (D_s), a adsorção de Sc-CO₂ na matriz é reforçada, mas a ação de convecção-difusão nos poros é enfraquecida, resultando na diminuição da concentração de Sc-CO₂ e aumento da concentração de CH₄ nos poros. ③ Com o aumento da seletividade de transporte (sel), a adsorção de Sc-CO₂ na matriz é aumentada, mas a convecção-difusão nos poros é inibida, levando à diminuição da concentração de Sc-CO₂, ao alongamento do tempo de equilíbrio, enquanto o comportamento de transporte do CH₄ é pouco afetado por sel. ④ O aumento da constante de taxa de dessorção (k_d) promove significativamente a dessorção do CH₄, aumentando a concentração total de CH₄ nos poros; enquanto Sc-CO₂, devido à sua forte adsorção, é pouco sensível às variações de k_d, mantendo estável a adsorção e concentração de Sc-CO₂.

convecção-difusão-adsorção;transferência de massa;simulação em escala de poros;escala nano;dióxido de carbono supercrítico (Sc-CO₂);melhoria da recuperação;gás de folhelho