Exploración Geotérmica
Según la ecuación de Archie, la resistividad eléctrica de las rocas con una cantidad relativamente pequeña de arcilla es directamente proporcional a la resistividad eléctrica del fluido de poros. A su vez, la resistividad decrece monótonamente con la temperatura (derecha) siendo el coeficiente beta cercano a 0,02 (p. ej., para las soluciones de NaCl beta = 0,026).
Por lo tanto, el aumento de la temperatura a 200°С disminuirá la resistividad de la roca en 6 veces aproximadamente, lo que hace que los métodos EM sean especialmente útiles para la exploración geotérmica.
Por lo tanto, el aumento de la temperatura a 200°С disminuirá la resistividad de la roca en 6 veces aproximadamente, lo que hace que los métodos EM sean especialmente útiles para la exploración geotérmica.
Una zona de alta temperatura (por ejemplo, zona de fusión parcial) así como una zona de recarga (con el aumento de la fracturación, la temperatura alta y la mineralización de fluidos) se caracterizan por una resistividad reducida. A menudo, los procesos hidrotérmicos dan como resultado la formación de tapas de arcilla. Las alteraciones minerales de arcilla resultantes de los procesos hidrotérmicos también tienen un sello de baja resistividad. Esto hace que los sistemas geotérmicos sean objetivos ideales para los métodos EM, que se han convertido en estándares de la industria para la exploración de sistemas geotérmicos en muchos países.
Las zonas de baja resistividad relativamente fáciles de identificar producidas por salmueras y arcillas que limitan un sistema geotérmico representan objetivos atractivos para la exploración. MT en particular, se convierte en una herramienta favorita para detectar e imaginar zonas conductoras significativamente anómalas en una gama de profundidades en una región dada de importancia geotermal [Muños, 2014; Patro, 2017].
Las zonas de baja resistividad relativamente fáciles de identificar producidas por salmueras y arcillas que limitan un sistema geotérmico representan objetivos atractivos para la exploración. MT en particular, se convierte en una herramienta favorita para detectar e imaginar zonas conductoras significativamente anómalas en una gama de profundidades en una región dada de importancia geotermal [Muños, 2014; Patro, 2017].
Un diagrama de un sistema geotérmico ideal (Dickson y Fanelli, 2004)
Peninsula de Kamchatka, Rusia
La península de Kamchatka se encuentra en el lejano este de Rusia. El Océano Pacífico y el Mar de Okhotsk conforman las costas oriental y occidental de la península, respectivamente. Kamchatka es famoso por sus volcanes. El valle central de Kamchatka está flanqueado por grandes cinturones volcánicos que contienen alrededor de 160 volcanes, 29 de ellos todavía están activos.
El sistema energético de la región está aislado, alrededor del 20% de la energía eléctrica en Kamchatka proviene de fuentes geotérmicas. Kamchatka es el líder de la generación de energía geotérmica en Rusia y tiene buenas oportunidades de desarrollo. Existe una posibilidad de construir nuevos bloques en el campo geotérmico de Mutnovsky con la mayor planta geotérmica de Rusia (50 MW).
Nord-West llevó a cabo los estudios EM alrededor de la planta de energía geotérmica Mutnovkskaya en varias fases, que tuvieron lugar entre 2004 y 2014. Los estudios incluyeron una serie de las líneas y áreas de estudio AMT y MT acompañada de una cantidad de exploración CSEM.
En 2018 se llevó a cabo una prospección MT en el bloque Ozernovsky con el objetivo de estimar las perspectivas geotérmicas del área y proponer la ubicación de nuevos pozos de producción.
La profundidad de investigación fue de aproximadamente 1 km y las zonas de baja resistividad fueron sus principales objetivos.
En 2016-2018 también se realizó un estudio de MT en las cercanías del volcán de Avacha.
La investigación fue parte de un gran estudio interdisciplinario destinado a estimar las perspectivas del campo hidrotermal Avacha. Los objetivos específicos del estudio fueron:
La península de Kamchatka se encuentra en el lejano este de Rusia. El Océano Pacífico y el Mar de Okhotsk conforman las costas oriental y occidental de la península, respectivamente. Kamchatka es famoso por sus volcanes. El valle central de Kamchatka está flanqueado por grandes cinturones volcánicos que contienen alrededor de 160 volcanes, 29 de ellos todavía están activos.
El sistema energético de la región está aislado, alrededor del 20% de la energía eléctrica en Kamchatka proviene de fuentes geotérmicas. Kamchatka es el líder de la generación de energía geotérmica en Rusia y tiene buenas oportunidades de desarrollo. Existe una posibilidad de construir nuevos bloques en el campo geotérmico de Mutnovsky con la mayor planta geotérmica de Rusia (50 MW).
Nord-West llevó a cabo los estudios EM alrededor de la planta de energía geotérmica Mutnovkskaya en varias fases, que tuvieron lugar entre 2004 y 2014. Los estudios incluyeron una serie de las líneas y áreas de estudio AMT y MT acompañada de una cantidad de exploración CSEM.
En 2018 se llevó a cabo una prospección MT en el bloque Ozernovsky con el objetivo de estimar las perspectivas geotérmicas del área y proponer la ubicación de nuevos pozos de producción.
La profundidad de investigación fue de aproximadamente 1 km y las zonas de baja resistividad fueron sus principales objetivos.
En 2016-2018 también se realizó un estudio de MT en las cercanías del volcán de Avacha.
La investigación fue parte de un gran estudio interdisciplinario destinado a estimar las perspectivas del campo hidrotermal Avacha. Los objetivos específicos del estudio fueron:
- comprensión de la estructura geológica y los sistemas hidrotermales;
- estudios de la zona de interacción de una fuente térmica profunda y un acuífero superficial;
- construcción de un modelo de resistividad a una profundidad de hasta 10 km;
- una propuesta para la ubicación de los pozos de exploración y
- una evaluación de la posibilidad y factibilidad de desarrollar los recursos geotérmicos.
Ubicación de las áreas de estudio EM en Kamchatka. 1 – Planta geotermica Mutnovskaya, 2 – Volcán Avacha, 3 - Bloque Ozernovsky.
La Central Geotérmica Mutnovsky
La interpretación integrada de MT y datos de pozo se resume como un modelo conceptual para una de las líneas. En la parte superior de la zona de descarga subvertical en intervalo de profundidad de 300 a 1200 m se distinguió una pequeña zona resistiva alta. La existencia de esta zona fue confirmada por la perforación.
La zona resistiva corresponde a rocas silicificadas y hidrotermalmente alteradas, que actúa como un "corcho" que evita que los fluidos térmicos lleguen a la superficie.
Al mismo tiempo, los intervalos productivos en el pozo situado detrás de la zona de alta resistividad están en profundidad de 1600 a 2200 m, que está por debajo del "corcho", mientras que otro bien situado cerca (650 m al sureste) entró en intervalo de profundidad productiva a 700 m.
Aproximadamente a la misma profundidad se reveló un lente de resistividad muy baja. Su espesor es de 250 m y una anchura de unos 1200 m. Se trata de un depósito de agua caliente natural según la interpretación integrada de los datos geológicos, geofísicos y de registro.
Se propusieron varias ubicaciones de pozos nuevos para la exploración y nuestro modelo fue apoyado por la perforación. Ahora un pozo con las reservas comerciales está en operación.
La interpretación integrada de MT y datos de pozo se resume como un modelo conceptual para una de las líneas. En la parte superior de la zona de descarga subvertical en intervalo de profundidad de 300 a 1200 m se distinguió una pequeña zona resistiva alta. La existencia de esta zona fue confirmada por la perforación.
La zona resistiva corresponde a rocas silicificadas y hidrotermalmente alteradas, que actúa como un "corcho" que evita que los fluidos térmicos lleguen a la superficie.
Al mismo tiempo, los intervalos productivos en el pozo situado detrás de la zona de alta resistividad están en profundidad de 1600 a 2200 m, que está por debajo del "corcho", mientras que otro bien situado cerca (650 m al sureste) entró en intervalo de profundidad productiva a 700 m.
Aproximadamente a la misma profundidad se reveló un lente de resistividad muy baja. Su espesor es de 250 m y una anchura de unos 1200 m. Se trata de un depósito de agua caliente natural según la interpretación integrada de los datos geológicos, geofísicos y de registro.
Se propusieron varias ubicaciones de pozos nuevos para la exploración y nuestro modelo fue apoyado por la perforación. Ahora un pozo con las reservas comerciales está en operación.
Imagen de resistividad (panel superior) y modelo conceptual (panel inferior). 1 - sondeos de MT, 2 - pozos productivos y vacíos, 3 - sedimentos neogenicos; 4 - zonas de baja resistividad y rocas alteradas; 5 - intrusión de granuitas; 6 - canal del fluido caliente y zona profunda parcialmente derretida;
7 - dirección de fluidos: la azul es de los meteoriticos hacia abajo y la roja es del fluido caliente hacia arriba.
7 - dirección de fluidos: la azul es de los meteoriticos hacia abajo y la roja es del fluido caliente hacia arriba.
Bloque Ozernovsky
La estructura de resistividad observada consiste en una capa superior homogénea que corresponde a los depósitos terrígenos y volcánicos del Cuaternario con una resistividad de 300 a 400 Ohm·m y un espesor que varía de 60 a 200 m. La segunda capa se caracteriza por una resistividad baja (1-30 Ohm·m) y un espesor que oscila entre 250 y 330 m y pertenece a las rocas del Neógeno fracturadas y alteradas hidrotermalmente. Los depósitos neógenos más resistivos (> 500 Ohm·m) y heterogéneos, que ocurren a mayor profundidad, están asociados con los principales sistemas de circulación hidrotermal. La zona fracturada se identifica evidentemente como una zona conductora (< 20 Ohm·m) en un intervalo de profundidad de 400 a 800 m.
Un gran contraste de resistividad entre las rocas alteradas y fracturadas y las rocas huésped hace que la interpretación de los datos de MT sea eficiente. La estructura espacial propuesta de las anomalías está confirmada por los datos geológicos. Se propusieron varias ubicaciones de nuevos pozos de exploración en las partes periféricas de la zona anómala, ya que la resistividad más baja suele corresponder al tope de arcilla detrás del depósito.
La estructura de resistividad observada consiste en una capa superior homogénea que corresponde a los depósitos terrígenos y volcánicos del Cuaternario con una resistividad de 300 a 400 Ohm·m y un espesor que varía de 60 a 200 m. La segunda capa se caracteriza por una resistividad baja (1-30 Ohm·m) y un espesor que oscila entre 250 y 330 m y pertenece a las rocas del Neógeno fracturadas y alteradas hidrotermalmente. Los depósitos neógenos más resistivos (> 500 Ohm·m) y heterogéneos, que ocurren a mayor profundidad, están asociados con los principales sistemas de circulación hidrotermal. La zona fracturada se identifica evidentemente como una zona conductora (< 20 Ohm·m) en un intervalo de profundidad de 400 a 800 m.
Un gran contraste de resistividad entre las rocas alteradas y fracturadas y las rocas huésped hace que la interpretación de los datos de MT sea eficiente. La estructura espacial propuesta de las anomalías está confirmada por los datos geológicos. Se propusieron varias ubicaciones de nuevos pozos de exploración en las partes periféricas de la zona anómala, ya que la resistividad más baja suele corresponder al tope de arcilla detrás del depósito.
Sección de resistividad típica.
1 – Ubicación de los puntos MT, 2 – rocas fracturadas y alteradas, 3 – intrusiones resistivas,
4 – rocas consolidadas, 5 – flujo de calor,
6 – trayectorias de fluido geotérmico.
1 – Ubicación de los puntos MT, 2 – rocas fracturadas y alteradas, 3 – intrusiones resistivas,
4 – rocas consolidadas, 5 – flujo de calor,
6 – trayectorias de fluido geotérmico.