Para lograr 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 del mecanismo microscópico de desplazamiento del CH₄ por Sc-CO₂ en medios porosos de esquisto, especialmente en la comprensión de la transferencia de masa a escala de poros. Basado en la estructura nanoporosa de la 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 y adsorción. Los resultados muestran: ① En el espacio poroso, Sc-CO₂ forma mediante convección-difusión un frente de concentración impulsivo que realiza el desplazamiento eficiente del CH₄ libre. En la matriz, Sc-CO₂, gracias a una fuerte afinidad de adsorción, desplaza progresivamente el CH₄ adsorbido, mostrando una adsorción en tres etapas "sin adsorción—crecimiento—saturación", mientras que la adsorción de CH₄ sigue la trayectoria "mantenimiento de saturación—desorción—retorno a cero" correspondiente. ② Con el aumento del coeficiente de difusión (D_s), aumenta la adsorción de Sc-CO₂ en la matriz, pero se debilita la acción de convección-difusión en los poros, 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), se fortalece la adsorción de Sc-CO₂ en la matriz, pero se inhibe la acción de convección-difusión en los poros, lo que provoca una disminución de la concentración de Sc-CO₂, una prolongación 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 poco sensible a los cambios de k_d, manteniendo estable la adsorción y concentración de Sc-CO₂.

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