Universidad de El Salvador

Programa Regional de Entrenamiento
Geotérmico (PREG)
Diplomado de especialización en geotermia-2013
Universidad de El Salvador
Facultad de Ingeniería y Arquitectura
Unidad de Postgrados
EVALUACIÓN GEOQUÍMICA DEL RESERVORIO EN LA ZONA DE LOS POZOS
TR-18, TR-18A y TR-18B EN EL CAMPO GEOTERMICO DE BERLÍN, EL
SALVADOR,
Presentado Por:
Lic. Jaime Alberto Hernández
Tutor del trabajo:
Ing. Antonio Matus
Ciudad Universitaria, 06 de Diciembre de 2013
ÍNDICE
LISTA DE TABLAS ................................................................................................................................ 2
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................................... 2
1.1 RESUMEN......................................................................................................................................... 3
1.2 INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 4
1.3 ANTECEDENTES ............................................................................................................................. 4
1.4 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................................... 7
1.5 OBJETIVOS ...................................................................................................................................... 8
1.6 ALCANCES....................................................................................................................................... 9
2.0 RESULTADOS .................................................................................................................................. 9
2.3 CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 20
2.4 RECOMENDACIONES ................................................................................................................... 21
2.5 AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................................... 22
2.6 REFERENCIAS ............................................................................................................................... 22
3 APÉNDICES....................................................................................................................................... 24
Lista de Tablas
Tabla 1. Composición química de agua y gases en pozos productores ........................................... 10
Tabla 2. Composición química de agua a condiciones de reservorio ................................................ 11
Lista de Figuras
Figura 1: Mapa de pozos productores del campo geotérmico de Berlín. ............................................ 5
6
Figura 2: Correlación de los pozos TR-18s (de Henríquez & de Molina, 2012 ) .................................. 6
Figura 3: Distribución de la temperatura medida en registros profundos de pozos productores .. 12
Figura 4: Distribución de la temperatura calculada utilizando geotermómetro de Na/K ................. 12
Figura 5: Distribución de la temperatura calculada utilizando geotermómetro de Na-K-Ca. ........... 13
Figura 6: Distribución de la temperatura calculada utilizando geotermómetro de SiO2. ................. 13
Figura 7: Distribución de la entalpia de líquido. ................................................................................... 14
Figura 8: Distribución de la concentración de cloruros a condiciones de reservorio. .................... 15
Figura 9: Distribución de la relación K/Mg en zona de pozos productores. ...................................... 15
Figura 10: Distribución de relación K/Ca en zona de pozos productores. ......................................... 16
Figura 11: Diagrama ternario Cl, SO4, HCO3 de pozos productores ................................................. 16
Figura 12: Diagrama triangular de Na-K-Mg (Giggenbach). ................................................................. 17
Figura 13: Diagrama Cloruro-Entalpia para pozos productores. ........................................................ 18
Figura 14: Diagrama de composición isotopica en fuentes y pozos productores. ........................... 19
Figura 15: Indice de Saturación de Minerales para pozos TR-18s. ..................................................... 19
Figura 16: Modelo conceptual campo geotérmico de Berlín 2008-2012 (Monterrosa & Santos, 2013). ... 24
3
1.1 RESUMEN
La plataforma de los pozos TR-18, TR-18A y TR-18B se encuentra en la zona suroeste
del campo geotérmico de Berlín la cual comenzó a explotarse a finales del año 2006. A
la fecha existen datos de interés en torno a este sistema, como por ejemplo las
diferencias existentes entre sus características geológicas, geoquímicas y de
producción, al compararse con otros pozos productores del campo geotérmico.
Con el fin de evaluar las características geoquímicas de los pozos de esta zona, se
realizó una correlación de la información de pozos productores para poseer un
parámetro de comparación que nos ayude a tener una mejor comprensión del sistema.
Como parte de la metodología aplicada se realizó la evaluación geoquímica de los
pozos productores, siguiendo la metodología propuesta por D’Amore & Tenorio1
utilizando la información de la base de datos química del laboratorio de LaGeo para
calcular parámetros físico-químicos del reservorio a condiciones iniciales de
explotación. Se utilizó la data química y el programa computacional WATCHWORKS
1.1 para determinar la concentración de especies químicas a condiciones de reservorio,
así como para realizar el cálculo de geotermómetros, entalpias de líquidos e índices de
saturación de minerales. Se utilizaron los programas Surfer 10.0 y Grapher 9.0 para
elaborar mapas de contornos de temperaturas, entalpias y especies químicas en la
zona de pozos productores, así como para elaborar diagramas triangulares para la
clasificación de aguas y gráficas de índices de saturación de minerales.
Los resultados de diagramas ternarios indican que los pozos TR-18 y TR-18B poseen
aguas maduras en equilibrio de origen geotérmico, los mapas de contorno evidencian
que la zona sur del campo es más fría en comparación con la zona de los pozos TR-4 y
TR-5 la cual se estima como una zona de ascenso de fluido más caliente. Los mapas
de contornos para Cl indican que la concentración de cloruros aumenta de oeste a
este, alcanzando la mayor concentración en el sistema de pozos TR-17, TR-17A y TR17B al sureste del campo lo que podría suponer una zona de ebullición del fluido
geotérmico o una zona de alimentación de un fluido más profundo.
De manera general, la integración de la información geoquímica sugiere que la zona
sur del campo geotérmico de Berlín obedece a un sistema hidrotermal con
características que difieren considerablemente de las observadas en los pozos
4
productores de la zona norte lo que podría suponer una posibilidad de expansión de la
actual zona de explotación hacia el sur del campo geotérmico.
1.2 INTRODUCCIÓN
El campo Geotérmico de Berlín se localiza en el departamento de Usulután, en la falda
N-NO del volcán Tecapa, a aproximadamente 110 Km al este de la ciudad de San
Salvador y a una altura media de 800 metros sobre el nivel del mar (msnm).
La explotación del campo geotérmico de Berlín comienza en 1992 con dos unidades de
contrapresión de 5 MWe, continuando con la perforación de 18 pozos adicionales y la
instalación de dos unidades a condensación de 28 MWe a finales de la década de los
90s. En diciembre de 2005 con la perforación de 5 nuevos pozos en la zona sur del
campo, inicia la generación de la tercera unidad a condensación de 44 MWe, con lo
que este último desarrollo sienta las bases para un nuevo proyecto de exploración que
tiene la finalidad de investigar los límites del campo extendiéndose hacia la zona sur.
Con un área de explotación de aproximadamente 4 km2, el campo geotérmico de Berlín
posee un sistema de liquido dominante con una temperatura próxima a 300
o
C,
actualmente con una potencia instalada de 109 MWe este campo cuenta con 15 pozos
productores dentro de los cuales se encuentran los pozos TR-18, TR-18A y TR-18B
que alimentan de vapor a la tercera unidad a condensación de la central geotérmica.
1.3 ANTECEDENTES
La plataforma de los pozos TR-18, TR-18A y TR-18B se encuentra en la zona sur del
campo geotérmico de Berlín aproximadamente a 2.5 km de la central geotérmica.
El pozo TR-18 se perforo verticalmente alcanzando una profundidad de 2660 m, su
perforación fue finalizada el 25/02/2004 con registros de temperatura de 255 OC y fue
puesto en operación a finales del año 2006.
El pozo TR-18A fue perforado direccionalmente hacia el este, desde la misma
plataforma del pozo TR-18; en un inicio se planificó la perforación de este pozo hasta
alcanzar una profundidad de 2650 m con el objetivo de interceptar el reservorio
profundo estimado entre la zona de los pozos TR-17 y TR-18. Sin embargo, en el
intervalo de 929 – 1040 m se encontró un steam cap en condiciones de saturación a
una temperatura aproximada de 250 OC y una presión de 40 bares, por lo que su
5
perforación fue finalizada el 07/07/2004, alcanzando una profundidad de 1760 m y con
registros de temperatura en pozo de 250 OC5.
Figura 1: Mapa de pozos del campo geotérmico de Berlín. Los pozos productores
están identificados en color azul y el rectángulo punteado color magenta representa la
zona utilizada en la elaboración de mapas de contornos. (Después de Magaña, M.10)
El 24/09/2012 se concluye la perforación del pozo TR-18B perforado direccionalmente
hacia el noroeste, fue el tercer pozo productor perforado en esta plataforma, con una
profundidad de 1194 m y con registros de temperatura en pozo de 240 OC, este pozo
se perforó con el fin de explorar la zona noroeste del campo geotérmico de Berlín,
6
buscando interceptar las fallas El Hoyón y la Falla Semicircular Caldera Blanca Rosa e
interceptar la zona de vapor identificada y explotada en el pozo TR18A, así como la
zona del reservorio líquido encontrada en el pozo TR18. (de Henríquez & de Molina, 20126).
En la siguiente figura se presentan las zonas de pérdidas de los tres pozos. Los
minerales de alteración encontrados en la descarga del pozo TR-18B y en recortes de
los pozos TR-18 y TR-18A indican la presencia de abundante pirita (bien formada) con
ilita, wairakita que pueden indicar minerales formando en la fractura en una orientación
casi NW-SE, siguiendo la dirección de la falla El Hoyón.
Figura 2: Correlación de los pozos TR-18s (de Henríquez & de Molina, 20126)
7
Es importante destacar que las pérdidas totales para los pozos TR-18A y TR-18B se
encuentran en la zona filítica, a diferencia de los restantes pozos productores que se
encuentran en la zona filitica-propilitica y propilitica.
1.4 JUSTIFICACIÓN
La plataforma de los pozos TR-18, TR-18A y TR-18B se encuentra en la zona sur del
campo geotérmico de Berlín, la cual comenzó a explotarse a finales del año 2006 y
actualmente se continúa estudiando como una posible zona de expansión del recurso
geotérmico.
A la fecha existen datos de interés en torno a este sistema, como por ejemplo el hecho
de que ninguno de los tres pozos perforados en esta plataforma presenten
características similares, podemos mencionar el pozo TR-18 que es un pozo que
presenta problemas de incrustación de calcita y que posee una cámara de dosificación
a 1780 m de profundidad (Quijano & Rodríguez, 20138), el pozo TR-18A que es un pozo de
vapor dominante perforado en una zona de stem cap de vapor primario y el pozo TR18B que es un pozo recién perforado aún en proceso de estabilización, con un
comportamiento cíclico posiblemente a la existencia de dos zonas de alimentación una
de vapor seco (zona 870 a 950 m) y otra de fluido bifásico (zona 1050 a 1125 m)
(Rivera & Rodríguez, 20127).
Otras características de interés es que existen indicios de que los pozos TR-18A y TR18B se encuentran perforados en el mismo estrato permeable, que el pozo TR-18
presenta evidencia de encontrarse en una zona de ascenso de fluidos profundos y que
la capa sello de este sistema se encuentra a una menor profundidad con respecto a los
demás pozos del campo geotérmico confirmando el borde de la caldera Blanca Rosa.
Estos acontecimientos hacen que la integración de la información geoquímica de este
sistema sea de importancia para ampliar nuestro conocimiento de la geoquímica
profunda, lo que nos permitirá obtener una idea más clara del reservorio profundo y una
mejor correlación con información geológica y registros termodinámicos en pozos.
8
1.5 OBJETIVOS
1.5.1 OBJETIVO GENERAL
 Aplicar la metodología propuesta por D’Amore & Tenorio1 en la evaluación
geoquímica de los pozos productores del campo geotérmico de Berlín y
correlacionar esta información con el sistema profundo existente en la zona de
pozos TR-18, TR-18A y TR-18B con el fin de proponer un modelo geoquímico
que ayude a entender la naturaleza y características geoquímicas de dicho
sistema.
1.5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Llevar a cabo muestreos de agua y gases para la obtención de datos químicos
que permitan la caracterización del fluido profundo del pozo TR-18B.
 Utilizar la base de datos del laboratorio geoquímico de LaGeo para recopilar
información físico-química de pozos productores en sus etapas iniciales de
explotación.
 Usar el programa WATCHWORKS 1.1 para el cálculo de la concentración de
especies químicas a condiciones de reservorio, geotermómetros de líquido,
entalpias de líquido e índices de saturación de minerales.
 Aplicar la metodología propuesta por D’Amore & Tenorio1 a condiciones iniciales
de explotación para la interpretación de datos químicos de los pozos productores
del campo geotérmico de Berlín.
 Utilizar los programas Surfer 10.0 y Grapher 9.0 para la elaboración de mapas
de contornos de temperaturas, entalpias y especies químicas en la zona de
pozos productores, así como para la elaboración de diagramas triangulares para
la clasificación de aguas y graficas de índices de saturación de minerales.
 Correlación de la información geoquímica obtenida con información geológica y
de registros termodinámicos en pozos.
9
1.6 ALCANCES
Evaluación geoquímica del fluido de los pozos productores del campo geotérmico de
Berlín de acuerdo a la metodología propuesta por D’Amore & Tenorio1 a condiciones
iniciales de explotación, esta evaluación comprende la determinación de la naturaleza
de los fluidos por medio de diagramas triangulares, la elaboración de mapas de
contornos para la evaluación de distribución de temperaturas, entalpias y especies
químicas, cálculo de geotemperaturas de agua, cálculo de índices de saturación de
minerales y evaluación de procesos de mezclas.
2.0 RESULTADOS
La tabla 1 muestra la composición química de agua y gases utilizada como input del
programa WATCHWORKS 1.1 para el cálculo de la composición química del fluido
geotérmico a condiciones de reservorio (tabla 2).
La figura 3 muestra el mapa de contornos para la distribución de temperaturas,
medidas durante registros de pozos en la zona de explotación del reservorio
geotérmico de Berlín. Las figuras 4, 5 y 6 muestran la distribución de la temperatura
calculada utilizando los geotermómetros de Na/K (Arnorsson, 1983), Na-K-Ca (Fournier
and Truesdell, 1973) y sílice (Fournier and Potter, 1982).
Los geotermómetros de Na/K, Na-K-Ca y sílice proporcionan temperaturas promedio
para los pozos de la zona norte (TR-2, TR-4V, TR-4A, TR-4B, TR-4C, TR-5V, TR-5A,
TR-5B, TR-5C) de 264, 292 y 281°C respectivamente, mientras que para los pozos de
la zona sur (TR-17V, TR-17A, TR-17B, TR-18V, TR-18B) los valores promedios
calculados son de 247, 261 y 253 °C, con valores que oscilan entre 246 a 309 °C para
la zona norte y 230 a 277 °C para la zona sur.
La figura 3 muestra que la zona de producción con mayor temperatura del campo
corresponde a la de los pozos TR-5´s y TR-4´s, mientras que el gradiente térmico
muestra una disminución hacia el sureste y suroeste correspondiente a la zona de los
pozos TR-17´s y TR-18´s donde observamos diferencias de temperaturas de
aproximadamente 30 oC en promedio al comparar ambas zonas.
10
Tabla 1. Composición química de agua y gases en pozos productores del campo geotérmico de Berlín utilizados como input del
programa WATCHWORKS 1.1 para el cálculo de la composición química del fluido geotérmico a condiciones de reservorio.
Pozo
TR-2
TR-4V TR-4B TR-4C TR-5V TR-5A TR-5B TR-5C
TR-9 TR-17V TR-17A TR-17B TR-18V TR-18A TR-18B
Año
P. Muestreo
WHP (barg)
Pmuestreo (barg)
pH
CE (ms/cm)
Na (ppm)
K (ppm)
Ca (ppm)
Mg (ppm)
Cl (ppm)
SO4 (ppm)
B (ppm)
SiO2 (ppm)
Li (ppm)
Al (ppm)
Fe (ppm)
HCO3 (ppm)
H2Sd (ppm)
NH3d (ppm)
CO2 g
H2S g
NH3 g
H2 g
O2 g
CH4 g
N2 g
Cab. : Cabezal
2000
Cab.
11.8
11.3
6.43
22.8
3299
652
86
0.26
5843
7.50
106
684
14.30
0.18
1.22
10.74
0.26
0.13
119
11.4
0.05
1.30
0.09
0.26
2.77
2001 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2006
Cab. Cab. Cab. Cab. Cab. Cab. Cab. Cab. L.B.
10.0 10.7 10.8 10.4 11.7 10.8 10.5 11.8
7.6
10.0 11.1 10.4 10.4 10.9 10.3
9.7
11.8
7.0
6.68 7.22 6.63 6.49
6.2
6.52 6.21
7.1
6.13
11.81 11.67 16.26 14.51 16.03 18.16 13.24 18.48
22
2479 2122 2814 1997 2195 3000 2872 3126 3960
536
465
622
494
511
590
600
621
727
35
25
50
24
23
59
90
96
186
0.03 0.03 0.03 0.18 0.06 0.04 0.13 0.06 0.12
4426 3886 4994 3700 4035 5410 5502 5775 7367
13.20 6.40 8.00 5.70 10.20 4.10 8.30 6.60 23.09
103
90
112
79
89
106
102
100
156
734
747
681
708
795
750
635
639
676
10.77 6.93 11.23 9.25 9.21 10.07 13.63 11.43 12.96
0.78 0.23 0.23 0.24 0.29 0.16 0.27 0.47 0.21
0.07 0.02 0.02 0.08 0.08 0.08 0.11 0.03 0.28
6.95 23.02 13.03 8.90 7.15 9.92 8.18 22.09 8.41
0.49 2.05 0.21 0.87 1.15 0.59
0.12 0.15 0.13 0.18 0.16 0.14 0.11 0.13 0.15
189
203
173
130
116
139
91
144
79
28.0 12.4 13.5 13.1 13.3 12.1 12.3 11.3 31.8
0.05 0.08 0.13 0.19 0.14 0.10 0.46 0.06 0.14
3.54 1.59 1.46 1.44 1.34 1.39 1.27 2.03 0.30
0.06 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01 0.02 0.03 0.04
0.27 0.25 0.28 0.27 0.28 0.27 0.27 0.27 0.03
2.62 3.52 5.46 4.49 5.63 2.79 3.06 3.04 2.07
L.B. : Linea Bifasica
g : mmol / 100 moles de vapor de agua
2007
L.B.
8.2
7.4
6.35
14.91
4140
690
252
0.21
7832
46.61
143
510
18.49
0.46
0.32
4.27
0.16
51
27.1
0.14
0.11
0.06
0.02
2.70
2006
L.B.
8.2
7.0
6.72
16.29
3575
719
269
0.46
6580
26.67
140
641
13.65
0.30
0.56
5.64
0.22
73
55.2
0.11
0.02
0.00
0.00
0.14
2007
L.B.
10.1
8.6
7.61
10.83
2137
324
46
0.01
3548
21.76
90
528
6.96
2.81
0.06
18.32
1.17
0.25
131
13.3
0.41
0.16
0.03
0.02
2.96
2008
Cab.
12.3
12.1
788
55.3
0.36
6.49
0.05
0.04
6.96
2013
Cab.
11.8
11.8
5.98
11480
2118
353
89
0.01
3724
23.97
89
488
6.26
18.50
6.83
690
54.66
0.77
4.77
0.04
0.06
10.10
11
Tabla 2. Composición química de agua a condiciones de reservorio, calculada utilizando el programa WATCHWORKS 1.1.
Pozo
Año
P. Muestreo
WHP (barg)
Pmuestreo (barg)
Temp (oC)
pH
Na (ppm)
K (ppm)
Ca (ppm)
Mg (ppm)
Cl (ppm)
SO4 (ppm)
B (ppm)
SiO2 (ppm)
Al (ppm)
Fe (ppm)
HCO3 (ppm)
H2Sd (ppm)
NH3d (ppm)
TR-2
TR-4V TR-4B TR-4C TR-5V TR-5A TR-5B TR-5C
2000
2001 2000 2000
Cab.
Cab. Cab. Cab.
11.8
10.0 10.7 10.8
11.3
10.0 10.5 10.4
295
280
296
269
6.3
6.4
6.1
6.6
2420
1895 1549 2240
478
410
339
495
63.2
27.1 18.0 39.8
0.19
0.02 0.02 0.02
4287
3384 2836 3976
5.50
10.09 4.67 6.37
77.9
78.9 65.7 88.8
502
561
545
542
0.13
0.60 0.17 0.18
0.89
0.06 0.15 0.02
6.00
6.44 15.21 12.50
0.22
0.44 1.52 0.19
0.10
0.09 0.11 0.10
Cab. : Cabezal
L.B. : Linea Bifasica
2000
Cab.
10.4
10.4
304
6.6
1403
347
16.6
0.13
2599
4.00
55.8
497
0.17
0.05
8.92
0.65
0.13
TR-9 TR-17V TR-17A TR-17B TR-18V TR-18A TR-18B
2000 2000 2000 2000
Cab. Cab. Cab. Cab.
11.7 10.8 10.5 11.8
10.9 10.3
9.7
11.8
302
297
301
275
6.5
6.3
6.5
6.8
1562 2297 2026 2471
363
494
423
491
16.2 44.6 63.4 75.7
0.05 0.05 0.10 0.05
2871 4341 3882 4566
7.26 6.60 5.86 5.22
63.6 77.5 71.6 78.9
566
554
448
505
0.21 0.12 0.19 0.37
0.05 0.06 0.08 0.02
10.34 12.29 11.23 15.53
0.86 0.46 0.04 0.02
0.11 0.10 0.08 0.10
2006
L.B.
7.6
7.0
253
6.2
3187
585
149.9
0.10
5929
18.58
125.1
544
0.17
0.22
14.24
0.06
0.12
2007
L.B.
8.2
7.4
279
6.2
3085
514
187.5
0.16
5835
34.73
106.5
380
0.34
0.24
5.01
0.07
0.12
2006
L.B.
8.2
7.0
266
6.3
2764
556
207.9
0.35
5087
20.62
107.9
496
0.23
0.44
4.84
0.13
0.17
2007
L.B.
10.1
8.6
261
6.9
1710
259
36.4
0.01
2840
17.42
72.2
422
2.25
0.04
11.57
0.96
0.20
2008
Cab.
12.3
12.1
266
3.6
0
0
0.0
0.00
0
0.00
0.0
0
0.00
0.00
1.45
0.10
0.00
2013
Cab.
11.8
11.8
240
5.7
1860
310
77.7
0.01
3270
21.04
77.7
428
0.00
0.00
46.14
0.07
6.00
12
Al observar los mapas de contornos de geotermómetros podemos apreciar la
coincidencia en la ubicación de la zona más caliente del campo, la cual se establece en
los alrededores de los pozos TR-5´s y TR-4´s.
Figura 3: Distribución de la temperatura medida (oC) durante
registros profundos en pozos productores del campo geotérmico de
Berlín.
Figura 4: Distribución de la temperatura (oC) calculada utilizando el
geotermómetro de Na/K (Arnorsson, 1983).
Podemos observar en la Figura 6 que la temperatura calculada con el geotermómetro
de SiO2 muestra una mayor temperatura para la zona de los pozos TR-17 y TR-17B, lo
que podría deberse a que la concentración de sílice es mayor en esta zona producto de
13
procesos de ebullición lo que genera que la temperatura calculada con este
geotermómetro sea sobreestimada.
Figura 5: Distribución de la temperatura (oC) calculada utilizando
el geotermómetro de Na-K-Ca (Fournier and Truesdell, 1973).
Figura 6: Distribución de la temperatura (oC) calculada utilizando el
geotermómetro de SiO2 (Fournier and Potter, 1982).
La figura 7 muestra la distribución de la entalpia de líquido (KJ/Kg) en la zona de pozos
productores, observándose una correlación con el mapa de contornos para
temperaturas (figura 3). En la zona de pozos productores, el pozo TR-5V presenta los
datos más altos de entalpia de líquido y temperatura con valores de 1368 KJ/Kg y
14
304
o
C respectivamente. La entalpia es una medida de la cantidad de energía
absorbida o cedida por un sistema termodinámico, por lo que la estimación y
evaluación de este parámetro en el tiempo, puede darnos indicios de procesos
termodinámicos como formación de vapor o procesos de ebullición en el sistema.
Figura 7: Distribución de la entalpia de líquido (KJ/Kg) en la zona de
pozos productores del campo geotérmico de Berlín.
La figura 8 muestra la distribución de cloruros (ppm) a condiciones de reservorio en la
zona de pozos productores. Del mapa de contornos podemos observar un aumento
gradual en la concentración de cloruros conforme nos movemos hacia el flanco sureste
del campo hasta llegar a los alrededores de los pozos TR-17´s donde encontramos una
concentración promedio de cloruros de 5600 ppm versus un promedio de 3600 ppm al
agrupar los pozos productores restantes. Esta alteración en la zona de pozos TR-17´s
coincide además con altas concentraciones de potasio, calcio, sulfatos y boro que
superan los valores observados en los demás pozos que conforman el sistema de
producción. Este fenómeno podría ser debido a procesos de ebullición del fluido
geotérmico en la zona o a la existencia de una zona de alimentación de fluido más
profundo cuya mayor interacción agua-roca genera una mayor salinidad con fluidos
ricos en cloruros y otras especies minerales.
Las figuras 9 y 10 muestran la distribución de la relación K/Mg y K/Ca en la zona de
pozos productores donde podemos apreciar que las concentraciones de potasio, calcio
y magnesio son altas en la zona de los pozos TR-17´s con valores promedios de 551,
15
182 y 0.202 ppm respectivamente versus un promedio de 401, 44 y 0.058 ppm al
agrupar los pozos productores restantes.
Figura 8: Distribución de la concentración de cloruros (ppm) a
condiciones de reservorio en la zona de pozos productores del
campo geotérmico de Berlín.
Figura 9: Distribución de relación K/Mg en la zona de pozos productores del
campo geotérmico de Berlín.
De acuerdo a D’Amore & Tenorio1 el incremento en la concentración de potasio en el
sistema podría deberse al equilibrio del agua con K-feldespato de alta temperatura (300
o
C). Sin embargo Magaña, M.9, sitúa las aguas de los pozos TR-17´s, en el diagrama
de equilibrio de ensambles mineralógicos, en posición cercana al equilibrio con la
16
Wairakita y atribuye este equilibrio a una posible evaporación por expansión adiabática
de los fluidos, lo que podría explicar la alta salinidad y baja temperatura en esta zona.
Figura 10: Distribución de relación K/Ca en la zona de pozos
productores del campo geotérmico de Berlín.
La figura 11 muestra el diagrama ternario para el contenido de Cl-SO4-HCO3 donde la
posición de puntos en el diagrama se obtiene calculando la suma de las
concentraciones de Cl+HCO3+SO4 y luego calculando la proporción de cada especie
asumiendo la suma como 100%2. En el diagrama se puede apreciar que el fluido de
todos los pozos geotérmicos se encuentran en la esquina que representa un contenido
de cloruros cercano al 100%, área catalogada por Giggenbach (1991)1 como zona de
aguas geotérmicas maduras.
Figura 11: Contenido relativo de Cl, SO4, HCO3 en agua de pozos
productores del campo geotérmico de Berlín.
17
La figura 12 muestra el diagrama ternario Na-K-Mg cuyos resultados confirman la
madurez y el equilibrio alcanzado por el fluido de los pozos productores del campo a
condiciones iniciales de explotación. Únicamente el fluido de los pozos TR-4B y TR-5
se encuentran fuera de la zona de aguas totalmente equilibradas, sin embargo
podemos decir que se encuentran muy cercanas de la zona de equilibrio y que su
posición en el diagrama se agrupa perfectamente con el fluido de los demás pozos
productores del sistema con geotemperaturas estimadas entre los 320 a 280 oC.
Figura 12: Diagrama triangular de Na-K-Mg (Giggenbach) donde se
muestra la madures del equilibrio alcanzado por los pozos geotérmicos
de Berlín.
La figura 13 muestra el diagrama cloruro-entalpia en el cual se infiere la profundidad del
fluido a través de líneas asociadas a procesos de mezcla, ebullición y enfriamiento para pozos
productores del campo geotérmico de Berlín. En dicho diagrama podemos observar que los
pozos TR-18 y TR-18B muestran evidencia de dilución y enfriamiento conductivo
respectivamente, mientras que la zona de los pozos TR-17’s se encuentra en un área que
sugiere perdida de vapor y posible ebullición de este sistema.
18
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
3000
BERLIN
Fuentes
TR-3
TR-5V
TR-7
TR-2
TR-18B
2000
Eb
Hm (kJ/kg)
Fluido Geotérmico
Profundo
n
ió
lic
ul
>
TR-4
TR-4B
TR-5
TR-5A
TR-18
TR-4C
TR-2
TR-9 TR-5C
TR-5B
Pé
>
r
po
va >
D il
de
uc
da
i ón
i
rd
1000
TR-17
TR-17A
TR-17B
Enfriamiento
Conductivo
F-126
F-619
F-20
F-45
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
ClTD
6000
7000
8000
9000
10000
(ppm)
Figura 13: Diagrama Cloruro-Entalpia. Se muestra la profundidad del
fluido y las líneas de mezcla, ebullición y enfriamiento para pozos
productores del campo geotérmico de Berlín. (Después de Magaña, M.,
10
2012 ).
La figura 14 muestra el diagrama con la composición isotópica de pozos y aguas
superficiales del campo geotérmico de Berlín donde podemos observar que los pozos
de la zona norte (TR-2, TR-4V, TR-4A, TR-4B, TR-4C, TR-5V, TR-5A, TR-5B, TR-5C)
se agrupan en una composición isotópica con valores más negativos con respecto a los
pozos de la zona sur (TR-17V, TR-17A, TR-17B, TR-18V, TR-18B) lo que podría
suponer que los fluidos de la zona sur posiblemente han sufrido ebullición por
descomprensión como lo sugiere Magaña, M.9
De manera puntual, la composición isotópica del pozo TR-18 indica una posible entrada
de fluido profundo, mientras que la del pozo TR-18B una posible zona de ebullición, la
información isotópica y geoquímica apoyada con la información geológica sugiere que
la zona de pozos TR-18´s posiblemente constituya una tercer zona del reservorio
profundo dentro del sistema de pozos productores del campo geotérmico.
19
La figura 15 muestra la gráfica de índices de saturación de minerales para los pozos
TR-18V y TR-18B, donde podemos apreciar la similitud existente entre los índices de
cuarzo y sílice amorfa y se observa la instauración de calcita existente actualmente en
el pozo TR-18B, contrario al TR-18V que a temperaturas mayores a 240 oC la calcita se
encuentra en un estado de saturación mineral.
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
-20
-20
TR-2
TR-4
TR-4B
TR-4C
TR-5
LAGUNA
TR-5A
DE ALEGRIA
TR-5B
TR-5C
TR-9
RIO LEMPA
TR-17
TR-17A
F-126
TR-17B
F-129
TR-18
F-144
Reinyección
 2H (o/oo )
-30
-40
TR-18B
F-83
-30
-40
REINYECCION
F-20
F-79
TR-7
F-80
P-1
LA JOYONA (F-84)
-50
F.L. DE ALEGRIA
F-14
F-1 450 mt
ANDA 1
POZOS PRODUCTORES
-50
LINEA METEORICA
-60
-10
-9
-8
-7
-60
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
 18O (o /oo )
Figura 14: Diagrama de composición de isotopos deuterio y oxigeno-18 en
fuentes y pozos productores del campo geotérmico de Berlín. (Después de
9
Magaña, M., 2012 ).
Figura 15: Índice de Saturación de Minerales para pozos de la zona TR-18.
20
2.3 CONCLUSIONES
Los mapas de contorno para evaluar la distribución de temperaturas y entalpia, así
como la información de isotopos provee evidencia de que existe una zona de ascenso
de fluido en la zona de los pozos TR-5’s, lo cual esta relacionado con sus altas
temperaturas y valores de isotopos más negativos.
Los pozos TR-18A y TR-18B con profundidades de perforación de 1760 y 1194 m y con
registros de temperatura en pozo de 255 y 240 OC respectivamente, son los únicos del
sistema de producción que han sido perforados en la zona correspondiente a la facie
filitica, esto evidencia una zona de alimentación mas somera con menores
temperaturas, una capa sello más superficial en comparación con la de los pozos de la
zona norte y con una zona de steam cap en equilibrio con aguas de origen profundo.
La alta concentración de cloruros y otras especies químicas en la zona de los pozos
TR-17´s podría ser debida a procesos de ebullición del fluido geotérmico en la zona o a
la existencia de una zona de alimentación de fluido más profundo cuya mayor
interacción agua-roca genera una mayor salinidad con fluidos ricos en cloruros y otras
especies minerales.
Los geotermómetro que provee mejores resultados al comparar contra mediciones en
pozos, son el geotermómetro de Na/K (Arnorsson et al, 1983) para el sistema de pozos
de la zona norte y el geotermómetro de Na-K-Ca (Fournier & Truesdell, 1973) para el
sistema de pozos de la zona sur.
El uso de la metodología propuesta por D’Amore & Tenorio1 para la evaluación
geoquímica del fluido de los pozos productores del campo geotérmico de Berlín a
condiciones iniciales de explotación provee información que sugiere una posible
diferenciación del reservorio en dos zonas, una ubicada al centro y en el flanco norte de
la actual zona de producción comprendida por los pozos TR-2, TR-4V, TR-4A, TR-4B,
TR-4C, TR-5V, TR-5A, TR-5B, TR-5C y TR-9 y otra al sureste y suroeste comprendida
por el sistema de pozos TR-17V, TR-17A, TR-17B, TR-18V, TR-18A y TR-18B con
posibilidad de expansión hacia el sur de la actual zona de explotación del campo
geotérmico.
21
2.4 RECOMENDACIONES
A los alumnos que darán seguimiento al desarrollo de esta metodología.

Al realizar la selección de datos químicos verificar que las concentraciones de las
especies químicas seleccionadas sean representativas del fluido del pozo geotérmico,
para esto podemos verificar datos químicos en muestreos posteriores y anteriores a la
fecha seleccionada, verificar que el punto de muestreo sea preferiblemente en línea
bifásica o en cabezal y que las presiones de cabezal del pozo estén dentro de los
valores de operación normal.

Realizar la evaluación e interpretación de geotermómetros de gases y de gráficas de
índice de saturación de minerales para complementar esta metodología de evaluación
geoquímica.

Utilizar coordenadas de finalización de perforación del pozo en lugar de coordenadas de
plataforma del pozo para la elaboración de mapas de contornos, esto permitirá una
mejor distribución de los contornos en la zona de estudio.

Profundizar en la integración de datos geológicos y geofísicos con el objeto de tener
una perspectiva más amplia que permita generar un modelo integrado más concluyente
del sistema.
Al laboratorio geoquímico de LaGeo:

Depurar e integrar la información de muestreo y la información química de agua y
gases, para muestras anteriores al año 2008, en una base de datos consolidada que
permita accesar a la información de una manera más fácil y práctica.
A coordinadores del PREG:

Utilizar diferentes herramientas pedagógicas de evaluación con el objetivo de no
generar sobrecarga de trabajo y falta de entusiasmo en los participantes del diplomado.

Extender los plazos definidos para la elaboración del trabajo final con el objetivo de que
los alumnos tengan más tiempo para asimilar y profundizar en aspectos técnicos de su
investigación,
lo
profesionalismo.
que
permitirá
realizar
trabajos
con
una
mayor
calidad
y
22
2.5 AGRADECIMIENTOS
A Dios todopoderoso, por la oportunidad de vivir y de crecer como ser humano.
A mis padres y hermanos, por su apoyo incondicional y por escuchar mis quejas y enojos
durante estos meses.
A Yanira Acosta, por su ánimo y amor incondicional.
A mis compañeros del diplomado, en especial al team blue, por su amistad sincera y por el
ánimo que me dieron para culminar esta aventura académica.
A mis compañeros de trabajo, por compartir sus conocimientos, su gran apoyo moral y estima.
A A. Matus por compartir sus conocimientos y por contagiar su entrega al trabajo.
A Alvaro C. y a Enoc E., por su amistad y apoyo académico.
2.6 REFERENCIAS
[1] D’Amore, Franco, Tenorio M. Jose, 1999: Chemical and physical reservoir
parameters at initial conditions in Berlin geothermal field, El Salvador: A first
assessment. Geothermics 28, 45-73.
[2] Giggenbach, W.F., Goguel, R.L., 1989: Collection and analysis of geothermal and
volcanic water and gas discharges. DSIR, Report No. CD 2401.
[3] Fridriksson, T., Ármannson, H., 2007: Application of geochemistry in geothermal
resource assessments. Short Course on Geothermal Development in C.A., El Salvador,
25 November-1 December.
[4] Monterrosa, M., Santos, P., 2013: Conceptual Models for the Berlín Geothermal
Field, Case History. Short Course on Conceptual Modelling of Geothermal Systems, El
Salvador, February 24 – March 2.
Reportes internos de LaGeo S.A. de C.V., consultados en el centro de documentación.
[5] Enel Mining Engineering Dept, Drilling Final Report TR 18A Well – Los Cañales,
Berlín Geothermal Field. Agosto 2004.
[6] de Henríquez & de Molina, Informe de Geología del pozo TR-18B, Campo
Geotérmico de Berlín. Noviembre 2012
[7] Rivera & Rodríguez, 2012
[8] Quijano & Rodríguez, Estimación del empuje en cámara de dosificación de químicos
TR-18. Mayo 2013
[9] Magaña, M., Modelo Conceptual Geoquímico. 2008-2012.
23
[10] Magaña, M., Composición Química de Pozos Productores, Campo Geotérmico de
Berlín. Informe anual 2012.
[11] Matus, A., Geoquímica del Pozo TR-18B Aperturas, Campo Geotérmico de Berlín.
.Agosto 2013
24
3 APÉNDICES
LEYENDA
SIMBOLOGIA
bm
gi/bi
Tf
bo
Tv
0
0.75
Escala Gráfica
Figura 16: Modelo conceptual del campo geotérmico de Berlín 2008-2012 (Monterrosa & Santos, 2013).
1.5km