Para lograr el doble objetivo de desarrollo eficiente del gas de esquisto y almacenamiento geológico de CO₂, la tecnología de desplazamiento con CO₂ supercrítico (Sc-CO₂) muestra buenas perspectivas de aplicación. Sin embargo, actualmente falta un conocimiento sistemático de los mecanismos microscópicos del desplazamiento de CH₄ por Sc-CO₂ en medios porosos de esquisto, especialmente en la comprensión del mecanismo de transferencia de masa a escala de poros. Basado en la estructura de nanoporos-matriz del esquisto, se construyó un modelo bidimensional a escala de poros para estudiar sistemáticamente el proceso microscópico y los factores que afectan el desplazamiento del gas de esquisto por Sc-CO₂ (a 40 ℃ y 8 MPa) bajo la acción de convección-difusión-adsorción. Los resultados muestran: ① En el espacio poroso, Sc-CO₂ forma un frente de concentración impulsado por convección-difusión, logrando desplazar eficazmente el CH₄ libre. En la matriz, Sc-CO₂ desplaza progresivamente el CH₄ adsorbido gracias a una fuerte afinidad de adsorción, presentando tres etapas de adsorción: "sin adsorción — aumento — saturación", mientras que la cantidad de adsorción de CH₄ corresponde a un 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 aumenta, pero la acción de convección-difusión en los poros se debilita, lo que conduce a una disminución de la concentración de Sc-CO₂ y un aumento de la concentración de CH₄ en los poros. ③ Con el aumento de la selectividad de transporte (sel), la adsorción de Sc-CO₂ en la matriz se refuerza, pero la acción de convección-difusión en los poros se inhibe, causando una disminución de la concentración de Sc-CO₂, un alargamiento del tiempo de equilibrio, 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, aumentando la concentración total de CH₄ en los poros; mientras que Sc-CO₂, debido a su fuerte adsorción, es insensible al cambio en k_d, manteniendo estable la cantidad y concentración de Sc-CO₂.

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