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Proyecto HotLIME - Zona piloto Fosa del Empordà

Zona piloto, trabajos realizados y principales resultados obtenidos del proyecto GeoERA HotLIME

Las metodologías y flujos de trabajo desarrollados en el marco del proyecto HotLIME se aplicaron a diez ámbitos piloto situados en toda Europa, uno de ellos, en Cataluña.

La zona de estudio seleccionada se sitúa en la cuenca del Empordà, objeto de diversas prospecciones en busca de hidrocarburos y aguas termales entre las décadas de 1960 y 1980.

El nivel objetivo en este ámbito para evaluar el potencial geotérmico profundo fue el acuífero carbonatado del Eoceno conocido como la Formación de calizas de Girona (Girona Limestone Formation – GLF), de la parte sud de la cuenca. Este acuífero también fue objeto de análisis por su aprovechamiento geotérmico entre los años 1980-2010 si bien a escala local únicamente en el municipio de Jafre (Baix Empordà).

 

Visor ICGC - Modelos recursos geològics 3D

Consulta y descarga de datos 3D generados en el ámbito de los recursos geológicos

Visor ICGC - Geotermia profunda

Evaluación del potencial de la energía geotérmica profunda de Cataluña

Mapa y corte geológico del Baix Empordà

Mapa litológico y estructural sintético de la zona piloto del proyecto HotLIME correspondiente a la cuenca del Empordà. En el mapa se ubica la traza del corte geológico inferior donde se observa la formación carbonatada objetivo para la evaluación del potencial geotérmico GLF (en color azul) y la ubicación de los pozos de investigación Girona-2 y Jafre.

 

Trabajos realizados

El modelo geotermal para el cálculo de potencial geotérmico profundo del acuífero de la formación calcáreas de Girona (GLF) en el marco del proyecto HotLIME, se ha desarrollado siguiendo las fases de trabajo siguientes:

  • Integración de la información geológica previa disponible para la creación de un primer modelo geológico en 3D del ámbito de estudio utilizando el software MOVE 2D/3D Kinematic Modelling® (versión 2019.1.2 Midland Valley) para construir las principales superficies litológicas y estructurales y diversos cortes geológicos y el software SKUA-GOCAD® (versión 15.5 Paradigm) para obtener el modelo geológico completo en 3D y el modelo voxet equivalente.
  • Realización de trabajos de campo de caracterización geofísica consistentes en la recogida de 453 datos gravimétricos geolocalizados y la recogida de muestras de roca (especialmente de la unidad objetivo GLF) por su posterior caracterización petrofísica en el laboratorio incluyendo la medida de los principales parámetros físicos y térmicos ( porosidad, densidad, conductividad hidráulica, capacidad calorífica específica, difusividad térmica y conductividad térmica).
  • Integración de los nuevos datos adquiridos por el ajuste y validación del modelo geológico voxet en 3D mediante la inversión geofísica de datos gravimétricos. Esta fase, realizada con el software 3DGeomodeller® (versión 4.0.5., Intrepid Geophysics) consiste en calcular iterativamente la probabilidad por cada celda del modelo voxet de corresponder a una determinada unidad litológica en función de las propiedades geofísicas y petrofísicas asignadas inicialmente hasta conseguir el mejor ajuste con los datos geofísicos medidos. Este procedimiento estocástico permite la validación del modelo geológico.
  • Construcción del modelo termal en 3D. El módulo “Forward Model Temperature” del software 3DGeomodeller® se ha utilizado para construir un modelo de tipo conductivo en régimen estacionario infiriendo así la distribución de temperaturas del subsuelo validada con los datos puntuales previos disponibles, fijando una condición de contorno de tipo Dirichlet (1er tipo) en la base del modelo establecida a 7 km obtenida del modelo litosférico de Cataluña publicado en el Geoíndex Geotermia Profunda. Para tener en cuenta el análisis de la incertidumbre de los parámetros térmicos, se utilizó el algoritmo “Parameter Sweep - Heat resource uncertainty”.
  • A partir del modelo geológico ajustado y termal 3D en formato voxet, se ha efectuado el cálculo del potencial geotérmico de la GLF utilizando la herramienta 3DHIP-Calculator (Piris et al., 2020), una aplicación desarrollada con el lenguaje de programación Matlab y compilada por Windows que permite el cálculo estocástico mediante el método volumétrico o Heat In Place (HIP) (Muffler and Cataldi, 1977; Muffler, L.J.P., 1979) obteniendo la función de distribución del recurso disponible en 2D y 3D (en PJ/Km2 o MJ/m3) por diferentes probabilidades (P10, P50 y P90).

  

Bloques 3D de construcción del modelo geotermal

Construcción del modelo geotermal en 3D. Integración de la información geológica disponible, superficies geológicas y estructurales preliminares del modelo geológico en 3D y modelo litológico resultado de la inversión geofísica realizada por aproximación estocástica.

 

 

Resultados obtenidos

Las principales conclusiones obtenidas para la zona piloto de la Fosa del Empordà han sido los siguientes:

  • El espesor del acuífero de la formación calizas de Girona (GLF), es variable en el ámbito de estudio entre 20 y 265 metros. El techo de este acuífero en la ubicación de los pozos Jafre y Girona 2 se encuentra a unos 1000 metros de profundidad augmentando hacia el norte hasta los 2725 m.
  • La temperatura estimada del acuífero de la formación GLF en el ámbito de estudio es de entre 20 y 135 ºC. A 1000 metros de profundidad en la localización del pozo Jafre, la temperatura del acuífero es de 53.5ºC.
  • Los resultados obtenidos con la herramienta 3DHIP-Calculator (Piris et al., 2020) indican que la energía almacenada en el acuífero GLF en el ámbito de estudio es de 12910 PJ (P90, probabilidad alta), 14820 PJ ( P50, probabilidad media) o 16730 PJ (probabilidad baja).
  • A partir de los datos disponibles del pozo Jafre, se ha estimado que el coeficiente teórico de recuperación (Rg) es de unos 0.103 y por tanto, la energía teóricamente recuperable asumiendo este valor por la totalidad del acuífero moldeado sería de 1329,7 PJ (P90, probabilidad alta), 1526,46 PJ (P50, probabilidad media) o 1723,19 PJ (probabilidad baja).
  • El modelo geotermal 3D final obtenido muestra que las condiciones geotérmicas del acuífero en dirección oeste y hacia las partes donde éste se profundiza y es más potente podrían ser más favorables para la localización de aprovechamientos geotérmicos con un sistema de dobletes, en lugar de la posición del pozo Jafre. Éste se encuentra en un alto estructural limitado por fallas que actúan de barreras hidráulicas tal y como demostraron  los ensayos efectuados en 2003, lo que podría comprometer la sostenibilidad de la explotación de este pozo a largo plazo.

Los resultados del proyecto a la zona piloto de la Fosa del Empordà se puedeno obtener a partir de la descarga de las capas de información en un fichero comprimido, que inluye:

  • La profundidad del techo del acuífero GLF.
  • El espesor del acuífero GLF.
  • La distribución de la temperatura del subsuelo en el techo del acuífero GLF.
  • La energía almacenada en el acuífero GLF (PJ/Km2)  calculada estocásticamente con el método HIP para las probabilidades de ocurrencia P10, P50 i P90.

El modelo geotermal incluyendo las superficies litológicas y estructurales, la distribución de temperatura y los resultados del cálculo del potencial geotérmico del acuífero GLF para diferentes probabilidades (P19, P50 y P90) también se pueden consultar y descargar a través del ICGC Geoíndex – Visor 3D de recursos geológicos.
 


  

Desde la web oficial del proyecto GeoERA HotLIME, se pueden consultar y descargar los resultados generales y documentos siguientes (inglés):

 

Referencias

Projecte GeoERA HotLIME. Acceso a todos los resultados y entrgables del proyecto. https://geoera.eu/projects/hotlime6/.

Herms, I.; Colomer, M.; Diepolder, G.; Piris, G.; Arnó, G.; Gómez-Rivas, E.; Gabàs, A.; Cantarero, I.; Bellmunt, F.; Travè, A.; Macau, A.; Griera, A.; Benjumea, B.; Sedano, J.; Figueras, S.; Martín-Martín, J.D.; Bover-Arbal, T.; Healy, D. (2021). 3D Modeling and Geothermal Potential Assessment of a Fractured Carbonate Reservoir in the South-Eastern Pyrenees (the Empordà Case Study in NE Catalonia - GeoERA HotLime Project). Proceedings World Geothermal Congress 2020. Reykjavik, Iceland, April 27 – May 1, 2021. https://www.geothermal-energy.org/cpdb/record_detail.php?id=33443

Diepolder, G.; Borovic, S.; Herms, I. and The HotLime Team (2020). HotLime – Mapping and Assessment of Geothermal Plays in Deep Carbonate Rocks. Proceedings World Geothermal Congress 2020+1. Reykjavik, Iceland, April - October (2021). https://www.geothermal-energy.org/cpdb/record_detail.php?id=33155.

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