Para alcanzar los objetivos duales de un desarrollo eficiente del gas de esquisto y el almacenamiento geológico de CO₂, la tecnología de desplazamiento con CO₂ supercrítico (Sc-CO₂) muestra buenas perspectivas de aplicación. Sin embargo, aún falta un conocimiento sistemático sobre el mecanismo microscópico de desplazamiento del CH₄ por Sc-CO₂ en medios porosos de esquisto, especialmente en la escala poreosa respecto a los mecanismos de transferencia de masa. Basado en la estructura nanoporosa-matriz del esquisto, se construyó un modelo bidimensional a escala poreosa para estudiar sistemáticamente el proceso microscópico y los factores que afectan el desplazamiento del gas de esquisto por Sc-CO₂ (temperatura 40 ℃, presión 8 MPa) bajo la acción de convección-difusión-adsorción. Los resultados indican: ① En el espacio poroso, Sc-CO₂ forma un frente de concentración impulsado mediante convección y difusión, logrando un desplazamiento eficiente del CH₄ libre. En la matriz, Sc-CO₂, con una fuerte afinidad de adsorción, reemplaza gradualmente el CH₄ adsorbido, con una adsorción que presenta tres fases: “sin adsorción — crecimiento — saturación”, mientras que la adsorción de CH₄ corresponde al proceso de “mantenimiento de saturación — desorción — cero”. ② Con el aumento del coeficiente de difusión (D_s), la adsorción de Sc-CO₂ en la matriz se intensifica, pero el efecto de convección-difusión en los poros se debilita, lo que resulta en una disminución de la concentración de Sc-CO₂ y un aumento de la concentración de CH₄. ③ Con el aumento de la selectividad de transporte (sel), la adsorción de Sc-CO₂ en la matriz aumenta, pero la acción de convección-difusión dentro de los poros se inhibe, lo que lleva a una disminución de la concentración de Sc-CO₂ y a un tiempo de equilibrio más prolongado, mientras que el comportamiento de transporte de CH₄ se ve poco afectado por sel. ④ El aumento de la constante de velocidad de desorción (k_d) promueve significativamente la desorción de CH₄, lo que hace que la concentración total de CH₄ en los poros aumente; mientras que Sc-CO₂, debido a su fuerte adsorción, es poco sensible a los cambios de k_d, manteniendo estable su cantidad y concentración.

convección-difusión-adsorción;transferencia de masa;simulación a escala porosa;escala nanométrica;dióxido de carbono supercrítico (Sc-CO₂);aumento de la recuperación;gas de esquisto