Distribución inicial de presión y temperatura del campo

aplicaciones tecnológicas
Distribución inicial de presión y
temperatura del campo geotérmico
de Los Humeros, Puebla
Víctor M. Arellano,
Alfonso García,
Rosa Ma. Barragán,
Georgina Izquierdo,
Alfonso Aragón,
Arturo Pizano
Personal técnico de la
Gerencia de Proyectos
Geotermoeléctricos (GPG) de
la CFE y del Instituto de
Investigaciones Eléctricas
(IIE), decidieron participar
conjuntamente en un proyecto
para desarrollar un modelo
conceptual del estado inicial
del sistema geotérmico de Los
Humeros, Puebla.
perfil de presión de este yacimiento
corresponde a una columna de agua
en ebullición aproximadamente entre
300 y 330 °C. El segundo yacimiento
se encuentra localizado debajo de los
850 m.s.n.m. y hasta donde se tienen
datos puede decirse que se extiende
cuando menos hasta los 100 m.s.n.m.
y se considera que es un yacimiento
de baja saturación de líquido. Para los
pozos que se alimentan de esta zona
del campo se estimaron temperaturas
entre 300 y 400 °C.
Introducción
Resumen
P
ara inferir las distribuciones
de presión y temperatura no
perturbadas del fluido del
yacimiento, se analizó una
considerable cantidad de información
proveniente de varias disciplinas,
correspondiente a 42 pozos del campo
geotérmico de Los Humeros. Sobre la
base de los datos analizados se
desarrollaron modelos, en una y dos
dimensiones, del yacimiento en su
estado inicial. Los modelos revelan la
existencia de cuando menos dos
yacimientos. El primero y más
superficial se encuentra localizado
entre 1600 y 1025 m.s.n.m. y es un
yacimiento de líquido dominante. El
El campo geotérmico de Los
Humeros se encuentra localizado en
el extremo oriental del Cinturón
Volcánico Mexicano (19° 40’ latitud
N, 97° 25’ longitud W),
aproximadamente a 200 km de la
ciudad de México (Figura 1). En el
año de 1968, la Comisión Federal de
Electricidad (CFE) efectuó los
primeros estudios geológicos,
geoquímicos y geofísicos (Mena y
González-Morán, 1978; PérezReynoso, 1978; Yañez-García et al.,
1979; Palacios-Hertweg y GarcíaVelázquez, 1981). En 1982 se perforó
el primer pozo profundo con el objeto
de confirmar los resultados de los
estudios. En 1990 se inició la
explotación comercial del yacimiento
con la instalación de la primera
unidad de 5 MW. A la fecha se han
perforado más de 40 pozos (Figura
1) y se encuentran instaladas 7
unidades de 5 MW cada una
(Quijano y Torres, 1995).
Para el campo geotérmico de
Los Humeros se han desarrollado
varios modelos, tanto conceptuales
como matemáticos (Viggiano y
Robles, 1988 a, b; Torres, 1995;
Cedillo, 1997; Prol-Ledesma, 1998).
Sin embargo, en pláticas sostenidas
durante 1998 con el personal técnico
de la CFE, se puso de manifiesto la
necesidad de aclarar algunos aspectos
relacionados con el campo, entre los
cuales pueden citarse los siguientes:
a) confirmar la existencia de uno o
más yacimientos en el sistema; b)
determinar las condiciones iniciales
del o los yacimientos existentes; c)
definir el origen de los fluidos ácidos
observados en la parte profunda del
sistema; d) en su caso, tratar de
169
Boletín iie, julio-agosto del 2000
Figura 1. Ubicación del campo
geotérmico Los Humeros y mapa en el
que se muestran las principales fallas y
estructuras así como la localización de
los pozos.
determinar las profundidades a las
cuales los pozos penetran zonas
permeables, en las cuales, las
mediciones o estimaciones de la
presión y la temperatura realmente
corresponden a las condiciones del
yacimiento. Los resultados del
análisis individual de cada pozo se
utilizaron como base para estimar la
distribución de presión y
temperatura inicial en el sistema
geotérmico. Los resultados se
integraron en modelos en una y dos
dimensiones, como base para
analizar las características
fundamentales del sistema
hidrotermal de Los Humeros.
Características geológicas
del área de Los Humeros
170
definir alguna estrategia que permita
el aprovechamiento de los fluidos de
la parte profunda del sistema.
Con el objetivo de aclarar
algunos de los aspectos antes citados,
personal técnico de la Gerencia de
Proyectos Geotermoeléctricos (GPG)
de la CFE y del Instituto de
Investigaciones Eléctricas (IIE),
decidieron participar conjuntamente
en un proyecto para desarrollar un
modelo conceptual del estado inicial
del sistema geotérmico de Los
Humeros (Arellano et al., 1998).
En este artículo, se presentan
los resultados del análisis de: registros
de perforación, perfiles de presión y
temperatura medidos durante el
calentamiento, temperaturas
estabilizadas y curvas características
de producción de 42 pozos del
campo. El objeto de este análisis es
La geología del área de Los
Humeros ha sido descrita por
diversos autores, entre los que se
encuentran Pérez-Reynoso (1978),
Yañez-García et al. (1979), Ferriz y
Mahood (1984), Viggiano y Robles
(1988 a, b) y Cedillo (1997). El
basamento local está constituido por
un complejo paleozoico metamórfico
e intrusivo de esquistos de cloritamuscovita, una secuencia
sedimentaria mesozoica plegada,
intrusiones sieníticas y granodioríticas
del terciario inferior y andesitas
pliocénicas.
Se considera que la
actividad volcánica inicial en el área
de Los Humeros está representada por
lavas andesíticas y ferrobasálticas de
la Formación Teziutlán, cuya edad
varía de 3.50 a 1.55 millones de
años(m.a.). Sin embargo, la mayor
parte de las unidades volcánicas del
área se emplazaron hace menos de 0.5
m.a., siendo acompañadas por la
formación de calderas (Figura 1). El
colapso de la caldera de Los Humeros
fue provocado por la erupción de la
Ignimbrita Xáltipan (0.46 m.a.).
Después del colapso, se formaron
varios domos silícicos (0.3 m.a.). La
emisión de la Ignimbrita Zaragoza
(0.1 m.a.) provocó el colapso de la
caldera de Los Potreros y las
emisiones de andesitas, andesitas
basálticas y lavas, pómez y cenizas
(0.08 a 0.04 m.a.) dieron origen a la
estructura de El Xalapazco. La
actividad volcánica más reciente se
encuentra representada por los
basaltos de olivino (0.02 m.a.).
El grupo de geología de la
CFE, ha efectuado estudios detallados
que han permitido conocer las
características petrográficas de las
unidades atravesadas por los pozos y
han reconstruido la columna
litológica del campo (Viggiano y
Robles, 1988 a; Cedillo, 1997). En la
Tabla 1 se presenta un resumen de la
geología del subsuelo de la región de
Los Humeros. La Figura 2 muestra
una sección geológica de 7 km de
longitud y orientación NNW-SSE
que une los pozos H-21, H-31, H-15,
H-30, H-16, H-33, H-29, H-4, H-10,
H-26 y H-6. En esta sección puede
verse la disposición de las nueve
unidades litológicas, su espesor, los
sistemas de fallas y la topografía del
basamento del campo.
Características geoquímicas
de los fluidos
A condiciones de cabezal, los pozos
producen escasa cantidad de agua con
excepción del pozo H-1 que se
localiza en el Corredor Xalapazo
Mastaloya. Resulta difícil clasificar
los fluidos porque presentan
características de mezcla (Barragán et
al., 1988) y una composición variable
en el tiempo (Tello, 1992). También
es difícil reconstruir la composición
de la fase líquida en el yacimiento, ya
que la fracción de condensado (alto en
bicarbonatos y sulfatos) es grande y
también porque algunos de los pozos
tienen o han tenido aportación de
fluidos de más de un estrato. El agua
aplicaciones tecnológicas
Tabla 1. Geología del subsuelo de la región de Los Humeros, Pue. (Modificada de Cedillo, 1997).
Unidades litológicas Unidades
según Viggiano y
litológicas
Robles (1988a)
según Cedillo
(1997)
I
1
II
2
3
4
III
5
IV
6
7
8
9
producida es diluida en sales (0.17 %
en peso de sólidos totales disueltos en
el pozo H-1) y presenta pH neutro en
condiciones de separación, con
algunas excepciones como en los
pozos H-4 y H-16 que se localizan en
el Colapso Central y que produjeron
fluidos ácidos que ocasionaron
corrosión en las tuberías (Barragán et
al., 1989; Gutiérrez y Viggiano, 1990;
Truesdell, 1991). En la Tabla 2 se
presenta el análisis químico del agua
separada de algunos de los pozos del
campo.
Metodología
Con el fin de establecer la
distribución natural de presión y
temperatura se empleó la siguiente
metodología: 1) los horizontes
permeables en los cuales el pozo y el
yacimiento se encuentran en contacto
se determinaron a partir del análisis
de la información de perforación, de
los registros de presión y temperatura
medidos durante el calentamiento, de
las temperaturas estabilizadas y de las
correlaciones geológicas; 2) el perfil
de presión no perturbado del
yacimiento se reconstruyó a partir del
Descripción
Pómez, basaltos de
olivino y andesitas
Tobas líticas e
ignimbrita Zaragoza
Ignimbrita Xáltipan
Intercalación de
andesitas e ignimbritas
Andesitas de augita
Teziutlán
Toba vítrea Humeros
Andesita de hornblenda
Basaltos
Calizas, mármoles e
intrusivos (basamento local)
Permeabilidad
Alta
Hidrogeología
Media
Acuíferos superficiales
fríos y calientes
Posible acuífero
De baja a nula
Baja
Acuicludo
Acuicludo
Media
Yacimiento geotérmico superior
Baja
Media
Media
Baja
Acuitardo
Yacimiento geotérmico inferior
Yacimiento geotérmico inferior
Acuitardo
análisis de los registros de presión y
del análisis de pruebas de presión; 3)
el perfil de temperatura no perturbado
se infirió a partir del análisis de los
registros de temperatura y de la
estimación de las temperaturas
estabilizadas por los métodos de
Horner y de la esfera (Ascencio et al.,
1994). Los valores de presión y
temperatura que se obtuvieron de esta
manera, se graficaron en una y dos
dimensiones con el fin de analizar las
características principales del sistema
geotérmico de Los Humeros. En este
primer análisis no se intentó ninguna
corrección por el contenido de sales o
gases en los fluidos hidrotermales.
Resultados y discusión
Horizontes Permeables
En la Figura 3, se muestra la
localización de los principales puntos
de alimentación de los pozos que se
muestran en la sección geológica de la
Figura 2. Del análisis de la
información de todos los pozos del
campo (Arellano et al., 1998), se pone
de manifiesto que en las siguientes
formaciones existe permeabilidad (en
función de la profundidad): andesitas
de augita, andesitas de horblenda,
basaltos y mármoles. De estas
unidades litológicas, los mármoles
son los de menor permeabilidad
primaria, sin embargo, un número
significativo de pozos parecen
alimentarse de esa zona del
yacimiento. Esto implica que debe
existir un fracturamiento importante
en algunas zonas de esta unidad
permitiendo el flujo de fluidos
profundos.
Distribución de Presión
Una vez que se identificaron los
horizontes en los cuales el pozo y el
yacimiento están en contacto, se
procedió a reconstruir el perfil de
presión no perturbado del yacimiento.
Los resultados del análisis de los
registros tomados con el pozo cerrado
después de su perforación y antes de
que se pusiera a producir de manera
significativa se muestran en la Figura
4. Una característica importante
mostrada por los datos es el amplio
rango cubierto por las elevaciones de
las zonas productoras (entre 1600 y
100 m.s.n.m.). Esto se refleja, por
supuesto, en la distribución vertical de
171
Boletín iie, julio-agosto del 2000
Figura 2. Sección geológica con orientación NNW - SSE y longitud de 7
kilómetros (Tomada de Cedillo, 1997).
172
presión que varía desde 89 bar hasta
176 bar. Debido a la cantidad de datos
disponible, el campo de Los Humeros
ofrece la oportunidad para estudiar en
cierto detalle el perfil vertical de un
yacimiento geotérmico no perturbado,
sobre un amplio rango de elevaciones.
En la Figura 4 se presenta la
distribución vertical de presiones no
perturbadas del yacimiento. La línea
llena representa el perfil de presión
correspondiente a una columna de
agua en ebullición (modelo PPEP:
Perfil de Presión de Ebullición versus
Profundidad; Grant, et al., 1982).
Como puede observarse, el ajuste del
modelo PPEP es bueno para un rango
de elevación que va de 1600 m.s.n.m.
hasta aproximadamente 1025
m.s.n.m. Debajo de esta elevación,
aproximadamente a los 850 m.s.n.m.,
se observa un grupo de pozos que se
separan de este comportamiento (la
mayoría con presiones por debajo del
PPEP). El modelo PPEP es un
modelo estático, generalmente
considerado como una buena
aproximación al estado no perturbado
del yacimiento. Este modelo se torna
inapropiado para bajas saturaciones
de líquido. Esto se debe a que PPEP
no puede ajustar las características
intrínsecamente dinámicas del flujo
bifásico a bajas saturaciones de agua
o del vapor. Se esperaría por lo tanto,
que los pozos que se apartan del
comportamiento PPEP, se
caracterizaran por bajas saturaciones
de líquido. Aquí se entiende por bajas
saturaciones de líquido como aquellas
en las que la saturación de agua es
menor al 10 %. A estas bajas
saturaciones el vapor se vuelve la fase
que controla la presión (Truesdell y
White, 1973). Las presiones y
elevaciones de estos pozos conforman
un perfil subvertical que puede
representarse por medio de la
expresión:
(1)
P = 177.5 – 0.0405Z (Z < 850 m.s.n.m.)
donde P es la presión en bar y Z es la
elevación en m.s.n.m. En la Figura 5
se muestra el ajuste de los datos tanto
al modelo PPEP (de 1600 a 1025
m.s.n.m.) como a la expresión (1) (de
850 a 100 m.s.n.m.). Como se puede
observar, el ajuste es bueno.
De los datos de presión
discutidos en el párrafo anterior,
puede concluirse que en el sistema
geotérmico de Los Humeros existen
cuando menos dos yacimientos. De
acuerdo con la distribución de
presión, el primero y más superficial
se encuentra localizado
aproximadamente entre 1600 y 1025
m.s.n.m. y, dada la excelente
concordancia con el modelo PPEP,
puede decirse que es un yacimiento
de líquido dominante. El perfil de
presión del yacimiento más somero
corresponde a una columna de agua
en ebullición entre 300 y 330 °C.
El segundo yacimiento se
encuentra localizado
aproximadamente debajo de los 850
m.s.n.m. y hasta donde se tienen datos
puede decirse que se extiende cuando
menos hasta 100 m.s.n.m. y, dado que
se aparta del comportamiento del
modelo PPEP, se considera que es un
yacimiento de baja saturación de
líquido. El perfil de presión descrito
por la expresión (1) es un perfil
intermedio entre uno vaporstático y
uno hidrostático. Este tipo de perfil se
presenta cuando ocurre el fenómeno
de contra flujo. Es decir, primero
asciende vapor que a cierta
profundidad se condensa y después
fluye agua líquida en la dirección
contraria.
El comportamiento de la
distribución de presión, parece sugerir
que la capa que separa los dos
yacimientos es la Toba Vítrea (Unidad
litológica 6), que se caracteriza por
tener baja permeabilidad (Tabla 1). El
espesor promedio de esta capa es de
aproximadamente 150 m.
De la distribución de presión
puede decirse que, en general, el
yacimiento presenta continuidad
hidráulica. Los pozos que se salen del
comportamiento general (H-2, H-5,
H-24 y H-25) probablemente indican
el límite del yacimiento ( el pozo H25 en el Este, el pozo H-2 en el
Suroeste, H-24 en el Sureste y el pozo
aplicaciones tecnológicas
Tabla 2. Composición química del agua separada y entalpía de algunos de los pozos de Los Humeros, Pue.
La concentración de solutos está dada en mg/kg. (Datos tomados de Tello, 1992 y Barragán et al., 1991).
Pozo Fecha
pH
muestreo
Na
K
Ca
Mg
Li
Cl
HC03
SO4
B
SiO2
Hesp.
(J/g)
H-1
21/10/87 8.0
269
44
1.2
0.01
0.90
120
361
114
214
800
1281
H-1
12/10/89 8.2
282
46
1.8
0.05
0.85
100
208
111
247
911
1385
H-6
22/10/87 7.5
196
40
0.4
0.02
0.90
180
203
6.5
288
1000
2081
H-6
12/10/89 7.9
227
41
0.80 0.05
0.75
253
40
1.7
253
1142
2378
H-7
21/10/87 6.6
168
28
0.90 0.02
<0.02
95
241
91
2665
900
2597
H-7
19/10/89 6.6
147
22
2.2
0.04
0.30
77
34
73
2410
885
2587
H-8
22/10/87 7.0
239
46
0.6
0.03
0.60
120
294
95
452
967
2142
H-8
12/10/89 8.0
282
46
2.2
0.07
0.57
97
100
100
503
988
2168
H-9
14/05/88 7.7
113
28
1.2
0.01
0.60
28
24
3
960
916
-
H-10 19/07/89 6.0
142
19
1.8
0.02
0.34
265
81
12.4
5331
-
2662
H-11 18/01/88 6.6
210
26
7
0.02
0.90
118
5
30
1352
880
-
H-11 11/10/89
4.8
203
27
7.1
0.40
0.83
983
28.2
33.3
1716
909
2636
H-12 12/10/87 6.5
108
20
0.3
0.05
0.30
74
196
17
942
600
2305
H-12 12/10/89 7.1
180
32
0.5
0.04
0.58
133
49
1.7
1743
1023
2596
H-15 07/06/89 5.2
120
15
1.2
0.07
0.40
10
10
132
142
502
2115
H-16 16/07/86 5.1
43
9
3
<0.02 <0.02
268
0
37
1228
363
2662
H-16 05/08/87 7.7
494
28
2.8
0.09
1.1
265
144
191
1100
651
-
H-16 13/10/89 8.9
586
32
0.90 0.05
0.85
99
464
142
220
551
2498
H-17 18/01/88 8.0
391
49
8
1.3
221
66
270
392
355
-
H-17 13/10/89 7.6
112
19
0.84 0.03
0.40
159
42
75
184
519
2662
H-18 21/10/88 7.5
454
55
11
1.7
221
313
77
806
62
-
H-18 13/10/89 8.0
123
23
0.92 004
0.37
112
397
43
118
229
1747
H-19 06/08/87 5.0
340
45
4.5
0.40
1.1
1479
3
106
1100
970
-
H-20 29/02/88 6.8
122
19
23
0.05
0.41
349
1.3
21
594
727
-
H-20 06/09/89 7.3
93
16
1.2
0.02
0.31
80
71
19
469
441
2628
H-23 08/12/87 6.7
316
22
7
0.30
0.40
470
1
22
191
266
-
H-23 21/01/89 7.6
146
10
6
0.06
0.20
194
2.4
108
73
163
2064
H-27 13/04/89 7.4
75
6
1.7
0.07
0.10
253
10
21
187
-
2660
H-28 18/07/89 8.4
533
28
0.60 0.01
1.5
556
110
32
227
-
1731
H-30 14/03/89 5.3
112
14
0.80 0.08
0.23
498
260
14
5963
152
2662
H-31 12/10/89 7.7
112
21
1
0.05
0.42
14
26
0.6
1192
970
2489
H-32 13/10/89 5.7
107
21
5.3
0.18
0.24
330
9.5
16
1628
914
2637
H-33 26/10/89 7.2
180
27
1.7
0.04
0.40
178
33
55.7
1495
911
2662
0.004
-
173
Boletín iie, julio-agosto del 2000
Figura 3. Sección geológica de la figura 2
mostrando los principales.
Figura 4. Ajuste del modelo correspondiente a
una columna de agua en ebullición, a las
presiones no perturbada estimadas con base
en los registros de presión de los pozos.
Figura 5. Perfil unidimensional de presión no
perturbada estimado con base en los registros
de presión de los pozos.
174
H-5 en el Oeste del
campo). Los valores de
presión de los pozos H-9,
H-26 y H-40
probablemente indican
algún error en la medición.
Como parte del
estudio se efectuó el
análisis de 28 pruebas de
presión que involucraron
a 18 pozos del campo.
Con el objeto de obtener
toda la información
posible del yacimiento,
primeramente se efectuó
un análisis de las pruebas
por medio de las técnicas
convencionales
(Earlougher, 1977;
Bodvarsson y Tsang,
1980; Benson y
Bodvarsson, 1982);estas
pruebas, además de
permitir obtener en
algunos casos una
estimación de la presión
promedio inicial del
yacimiento en las
inmediaciones del pozo,
sirvieron como guía para
efectuar el análisis por
medio de la técnica de
curva tipo, empleando
para ellos las soluciones
presentadas por A.
Bourdet y C. Gringarten
(1980), para pozos con
almacenamiento y daño
en yacimientos con
comportamiento de doble
porosidad. En el análisis
de algunas de las pruebas
fue necesario emplear las
curvas tipo desarrolladas
por Agarwal et al. (1970),
para pozos en un sistema
infinito con
almacenamiento y daño.
El análisis detallado de
estas pruebas se
presentará en otro artículo que se
encuentra actualmente en
preparación.
En la Figura 6 se presenta la
distribución vertical de las presiones
obtenidas por medio del análisis de
pruebas de presión. Como puede
apreciarse, el ajuste con el modelo
PPEP es aceptable.
En general, puede decirse
que los resultados obtenidos con el
análisis de pruebas de presión,
concuerdan con lo discutido
anteriormente para el yacimiento
identificado en la parte superior del
sistema.
Distribución de temperatura
La Figura 7 muestra la distribución de
temperatura estimada empleando el
método de la esfera y su ajuste con el
modelo PPEP. Si no se consideran en
la gráfica los pozos que tienen más
dispersión y que probablemente se
encuentran en el límite o fuera del
yacimiento explotable (H-5, H-14 y
H-25), puede observarse un
agrupamiento de pozos entre 1600 y
1025 m.s.n.m. que corresponde al
yacimiento superior discutido en la
sección anterior. Estos pozos tienen
temperaturas estimadas entre 290 y
330 °C, aproximadamente. Lo
anterior concuerda razonablemente
con las temperaturas estimadas para la
columna de agua en ebullición
correspondientes a las presiones del
modelo PPEP (entre 300 y 330 °C).
El pozo H-1 que también muestra una
dispersión importante en la Figura 7
es probable que esté recibiendo fluido
de un acuífero somero de menor
temperatura a través de la Falla
Antigua. Éste es el único pozo del
campo que produce una cantidad
significativa de agua.
Los pozos que se encuentran
en la parte inferior (elevaciones de
850 a 100 m.s.n.m.) muestran
temperaturas estimadas mayores,
aplicaciones tecnológicas
Figura 6. Ajuste del modelo correspondiente a
una columna de agua en ebullición, alas
presiones estimadas con base en el análisis de
pruebas de presión.
Figura 7. Ajuste del modelo de una columna de
agua en ebullición, a las temperaturas
estimadas con el método de la esfera.
entre 300 y 400 °C. La dispersión de
las temperaturas probablemente
refleja, en parte, lo complejo del
sistema geotérmico y, en parte, las
limitaciones del método; éste está
afectado por todos los aspectos que
tienen influencia en los perfiles de
temperatura medidos (enfriamiento,
ebullición, errores de medición, etc.),
que se emplearon como datos de
entrada.
Los resultados obtenidos
para la distribución de
temperatura concuerdan
razonablemente con la
imagen del yacimiento
obtenida a partir de los
datos de presión. Es decir,
un yacimiento superior de
líquido dominante y en la
parte profunda un
yacimiento de baja
saturación de líquido,
principalmente en la zona
denominada Colapso
Central. Los pozos
profundos que se
localizan en el Corredor
Xalapazco Mastaloya
parecen producir fluidos
con una fracción de
líquido más elevada.
Alteración
hidrotermal
Con el objeto de tener una
línea de evidencia
independiente que
permitiera comprobar
algunas de las
observaciones antes
citadas, se efectuó un
estudio de la alteración
hidrotermal en el sistema
geotérmico. La
proporción y distribución
de minerales de
neoformación
(especialmente calcita y
epidota) en el yacimiento,
muestran que existe una zona donde
ocurre la mayor proporción de
minerales de alteración y que
corresponde a la zona formada por
andesita de augita Teziutlán (Tabla 1,
Unidad litológica número5). En
general, se observa que al aumentar la
profundidad la alteración en los
núcleos y recortes de perforación
disminuye notablemente, indicando
posiblemente baja relación agua-roca.
En pozos localizados en el
Colapso Central, la ausencia de
calcita hidrotermal en niveles
profundos (a excepción de calcita en
calizas) es una indicación de la baja
relación agua-roca; lo contrario ocurre
en niveles superiores donde se
observa la depositación de calcita
(Figura 8). En algunos pozos la
calcita aparece a profundidad en muy
baja proporción, coincidente con
pozos en los que existe mezcla de
fluidos.
Esta misma observación se
aplica claramente para la epidota,
cuya distribución es una indicación de
la interacción agua-roca,
principalmente en la andesita de
augita Teziutlán, a una temperatura
mayor a 200 °C. Al igual que la
calcita, su ausencia o baja proporción
en la parte profunda del sistema se
debe posiblemente a la baja relación
agua-roca en la zona de baja
saturación de líquido.
En la Figura 9 se presenta un
resumen de las características
principales del modelo anteriormente
descrito para el campo geotérmico de
Los Humeros. En esta figura puede
verse que el yacimiento más somero
se encuentra contenido en las
Andesitas de Augita y que el
yacimiento más profundo se
encuentra contenido en las andesitas
de hornblenda, basaltos y parte de los
mármoles (Tabla 1,Unidades
litológicas número 7, 8 y 9,
respectivamente). El comportamiento
de la distribución de presión, parece
sugerir que la capa que separa los dos
yacimientos es la Toba Vítrea (Unidad
litológica número 6). Las flechas
llenas indican que en algunas zonas
del yacimiento profundo, primero
asciende vapor que a cierta
profundidad se condensa y después
fluye agua líquida en la dirección
contraria. La distribución de
temperatura parece sugerir el ascenso
de fluido más caliente en la zona
175
Boletín iie, julio-agosto del 2000
todos ellos
correspondientes a 42
pozos del campo
geotérmico Los
Humeros.
Sobre la base de
los datos analizados y de
las distribuciones de
presión y temperatura
resultantes, se
desarrollaron modelos del
yacimiento no
perturbado. Estos
modelos muestran que en
el sistema geotérmico de
Los Humeros existen,
cuando menos, dos
yacimientos. El primero y
más superficial se
Figura 9. Modelo conceptual el campo
encuentra localizado
geotérmico de Los Humeros, Puebla.
entre 1600 y 1025
m.s.n.m., y dada la
excelente concordancia
con el modelo PPEP,
puede decirse que es un
yacimiento de líquido
dominante. El perfil de
presión del yacimiento
más somero corresponde
a una columna de agua en
ebullición
aproximadamente entre
300 y 330 °C. El segundo
yacimiento se encuentra
localizado
aproximadamente debajo
denominada Colapso Central (en la
de los 850 m.s.n.m. y hasta donde se
Figura 9 dicha zona se extiende entre
tiene información puede decirse que
los pozos H-31 y H-10). Las
se extiende cuando menos hasta 100
temperaturas que se utilizaron para
m.s.n.m., y dado que se aparta del
preparar las isotermas de dicha figura,
comportamiento del modelo PPEP, se
son las que se estimaron con el
considera que es un yacimiento de
método de la Esfera para cada uno de
baja saturación de líquido. Para los
los pozos a diversas profundidades.
pozos que se alimentan de esta zona
del campo se estimaron temperaturas
Conclusiones
aproximadamente entre 300 y 400 °C.
Para inferir el estado termodinámico
El comportamiento de la
inicial del yacimiento se analizó una
distribución de presión, parece sugerir
considerable cantidad de datos,
que la capa que separa los dos
provenientes de varias disciplinas,
yacimientos es la Toba Vítrea (Tabla
Figura 8. Distribución de calcita en la sección
geológica de la figura 2. El área obscura
representa el porcentaje relativo de calcita en
las rocas. El máximo espesor corresponde a
20% en el pozo H6.
176
1, Unidad litológica número 6), que
se caracteriza por tener baja
permeabilidad (Tabla 1). El espesor
promedio de esta capa es de
aproximadamente 150 m.
En algunos de los pozos se
identificó la zona de alimentación en
las calizas (permeabilidad primaria
baja), lo que sugiere que, en ciertos
lugares, éstas se encuentran
fracturadas permitiendo el flujo de
fluidos profundos.
Agradecimientos
Los resultados que se presentan en
este artículo forman parte del
proyecto “Desarrollo de un modelo
básico actualizado del yacimiento
geotérmico de Los Humeros, Pue.”, el
cual forma parte de los trabajos de
exploración que lleva a cabo la
Gerencia de Proyectos
Geotermoeléctricos de la CFE en los
campos y zonas geotérmicas de
México. Los autores de este artículo
desean expresar su agradecimiento a
las autoridades de la GPG,
particularmente al Dr. Gerardo Hiriart
L., al Dr. José Luis Quijano L., al Ing.
Saúl Venegas S. y al Ing. Raúl Estrada
S., por permitir la publicación de los
resultados del proyecto. Se desea
hacer un reconocimiento especial al
personal técnico de la Residencia del
Campo Geotérmico de Los Humeros,
ya que sin su colaboración, apoyo y
comentarios no hubiera sido posible
la realización de este trabajo.
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Víctor Manuel Arellano Gómez
Egresado de la UAM como Ingeniero en Energía
(1978), efectuó estudios sobre Ingeniería de
Yacimientos Geotérmicos en la Universidad de
Stanford (1980) y estudió simulación numérica
de yacimientos y pozos geotérmicos en
Intercomp de Houston, Texas (1982).
En el año de 1979, se incorporó al
Departamento de Geotermia del IIE. Sus
desarrollos han sido de técnicas y modelos
matemáticos que permitan una confiable
caracterización, evaluación y monitoreo de la
evolución de yacimientos geotérmicos. Desde el
año de 1992 es el jefe de esta Gerencia.
Ha participado en la publicación de
más de 90 artículos técnicos y ha impartido
cursos de geotermia tanto en México como en el
extranjero. Dentro de las distinciones que ha
recibido se encuentran: Premio al mejor profesor
de postgrado (1991), otorgado por la
Universidad Autónoma del Estado de Morelos;
presidente de la Asociación Geotérmica Mexicana
(1994-1995); Investigador Nacional Nivel 2.
[email protected]
Alfonso García Gutiérrez
Ingeniero Químico por la Universidad Autónoma
de Coahuila (1976), con maestría en Ingeniería
Química, especialidad en Termodinámica por la
Universidad de Salford, Inglaterra (1978) y
doctorado en Ingeniería Mecánica, especialidad
en Termociencias por la Universidad de
Minnesota, Estados Unidos (1985).
En 1979 ingresó al Departamento de
Geotermia del IIE. Es coautor de una novedosa
técnica para estimar temperaturas
imperturbadas de yacimiento. Cuenta con
numerosas publicaciones y ha dictado
conferencias e impartido cursos en el país y en el
extranjero. Es miembro del Sistema Nacional de
Investigadores desde 1986.
[email protected]
Rosa María Barragán Reyes
Ingeniera Química y maestra en Ciencias por la
Universidad de Guadalajara, obtuvo su doctorado
por la Universidad de Salford, Inglaterra. Es
investigadora de la Gerencia de Geotermia desde
1980 en el área de Geoquímica.
Ha trabajado en proyectos de
exploración geotérmica, en el estudio de la
respuesta de yacimientos geotérmicos a la
explotación, en utilización de recursos
geotérmicos de baja temperatura y en el
desarrollo de modelos conceptuales de
yacimientos geotérmicos.
Considerada como experta en su
campo por el Organismo Internacional de
Energía Atómica, es también miembro de:
Sistema Nacional de Investigadores, Academia
Mexicana de Ciencias, Academia de Ingeniería,
International Geothermal Association,
International Association of Geochemistry and
Cosmochemistry, Unión Geofísica Mexicana y
Asociación Geotérmica Mexicana.
[email protected]
Georgina Izquierdo
Egresada de la UNAM como Químico (1976).
Maestría en Química Inorgánica (1977) en la
Facultad de Química de la UNAM; doctorada en
Química del Estado Sólido en el Departamento
de Química de la Universidad de Aberdeen,
Escocia (1981).
En mayo de 1981 se incorporó al IIE
como Investigador de la Unidad de Geotermia.
Contribuyó en el establecimiento del laboratorio
de rayos X (difracción y fluorescencia). Y en el
de emisión (espectrometría de emisión por
plasma). Es miembro del Sistema Nacional de
Investigadores Nivel I desde 1984 a la fecha.
[email protected]
Alfonso Aragón Aguilar
Ingeniero petrolero egresado de la Facultad de
Ingeniería de la UNAM (1978). Obtuvo el grado
de Maestro en Ciencias de Ingeniería mecánica
(1995) en el Cenidet. Trabajó en la Gerencia de
proyectos Geotermoeléctricos de la CFE de 1978
a 1991.
A partir de 1991 se incorporó al IIE
en departamento de geotermia, en donde ha
participado en los proyectos de desarrollo de la
sonda METRE y en las mediciones a pozos
petroleros usando la sonda SLIMETRE.
Autor de varios artículos
internacionales relacionados con el
comportamiento de yacimientos, ha impartido
cursos y conferencias sobre análisis y simulación
de yacimientos y ha fungido como árbitro de la
revista “Geotermia”.
[email protected]
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