Monitoreo espacio-temporal de variables geofísicas en campos geotérmicos

Número de proyecto

P04

Título de proyecto

Monitoreo espacio-temporal de variables geofísicas en campos geotérmicos

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollo e innovación de técnicas de exploración

Responsable de proyecto

Marco Antonio Pérez Flores

Institución

Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, CICESE

Instituciones y/o empresas asociadas

Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM

Universidad Autónoma de Coahuila, UAdeC

Bureau de Recherches Géologiques et Minières, BRGM

Antecedentes y justificación

Tradicionalmente los métodos geofísicos se han utilizado en la exploración y monitoreo de campos geotérmicos, particularmente aquellos que son sensibles a propiedades físicas como conductividad eléctrica, densidad de masa o susceptibilidad magnética, que son propiedades de las rocas que pueden proveer con información indirecta sobre la presencia y distribución espacial del recurso geotérmico. Algunas herramientas geofísicas se usan también para monitorear campos geotérmicos en producción porque pueden proporcionar indicios de cambios físicos temporales que ocurren en el subsuelo. El monitoreo espacio-temporal de variables geofísicas puede ser de gran utilidad, por ejemplo para registrar cambios físicos en sistemas de roca seca caliente (EGS) después de una operación de fracturamiento, o para percibir cambios físicos en el subsuelo, durante la operación del campo, que ayuden a mejorar la administración de la producción y contribuyan a la sustentabilidad del recurso (Schultz, et al., 2012).



El campo geotérmico de Cerro Prieto representa un laboratorio ideal para desarrollar y poner a prueba técnicas de monitoreo geofísico que nunca antes se han utilizando en México. El monitoreo espacio-temporal del campo electromagnético es particularmente útil porque responde a cambios en la conductividad eléctrica del subsuelo y esta propiedad tiene que ver con la permeabilidad del medio. Tradicionalmente el monitoreo temporal se realiza repitiendo mediciones separadas en tiempo por periodos que varían entre semanas, meses o años. Aunque resulta útil puede resultar en un submuestreo temporal de eventos que nos pueden dar un mejor conocimiento del proceso continuo del sistema. Para realizar el monitoreo continuo de la conductividad eléctrica proponemos construir estaciones de registro continuo del campo electromagnético natural. Además realizaremos campañas periódicas de mediciones convencionales MT, así como de gravedad y magnetismo, estas últimas con la intención de tener información de posibles cambios en la densidad de masa y en la susceptibilidad magnética de las rocas del subsuelo. Es importante mencionar que en el caso de la gravedad y magnetismo el monitoreo espacio-temporal continuo no es una opción viable con los instrumentos actuales (gravímetros y magnetómetros de campo total).

El CICESE tiene amplia experiencia tanto en el diseño y construcción de equipo (Romo et al., 1982; Martínez et al., 1985), como en la utilización de metodología geofísica, particularmente en lo relativo los métodos electromagnéticos que usan fuente natural, como el magneto-telúrico (MT), así como en el análisis y procesamiento de datos, no solamente electromagnéticos sino también de gravimetría y magnetometría (Grav&Mag). Utilizaremos además el apoyo del BRGM (Bureau de Recherches Geologiques et Minieres, de Francia) quienes realizarán un experimento utilizando campo electromagnético con fuente controlada para energizar la tubería de un pozo en desuso y monitorear la respuesta del subsuelo en varios sitios distribuidos espacialmente.

Objetivos y metas

Proponemos realizar el monitoreo espacio‐temporal continuo de la conductividad eléctrica con una red de estaciones receptoras diseñadas y construidas exprofeso. También ubicar líneas de gran interés para la CFE y medir al menos dos veces con el método de MT. Medir al menos una vez con gravimetría y magnetometría de detalle sobre las mismas líneas de MT. También usaremos fuente electromagnética artificial o controlada, como el Transiente Electromagnetico (TDEM), para tener buen control de las resistividades en los primeros 1000 m. También interpretaremos en forma tridimensional los datos de gravedad y magnetometría regionales que ya existen y que son propiedad de Pemex. Hemos construido ya 5 estaciones de monitoreo EM y pretendemos construir 15 estaciones más entre la etapa 2 y 4 del proyecto, para conformar un red que nos permita registrar los posibles cambios en las propiedades del subsuelo. El costo de manufactura de cada estación será mucho menor que si las compramos con compañías comerciales especializadas. También habremos de diseñar y construir nuestros propios electrodos impolarizables para medir el campo eléctrico natural    con gran precisión y contamos ya con dos magnetómetros flux‐gate de tres componentes para registrar las variaciones del campo magnético natural. Con ambas mediciones podremos obtener información de la conductividad eléctrica del subsuelo que pudieran asociarse a cambios en la permeabilidad o en el contenido de fluidos geotérmicos Para interpretar los datos geofísicos usaremos técnicas de inversión conjunta MT, Grav&Mag utilizando software desarrollado por nosotros, como la técnica de Gradientes Cruzados (Gallardo y Meju, 2000). Esto le da el carácter de nuevo e innovador. Son técnicas numéricas que estamos publicando nosotros    en las revistas indexadas especializadas. No son técnicas comerciales. Nos ayudamos de técnicas comerciales para ver que tanto mejoran la interpretación nuestras técnicas. Con los datos adquiridos con las técnicas mencionadas antes podremos construir imágenes de la variación espacial y temporal de la conductividad eléctrica, la densidad de masa y la magnetización, utilizando algoritmos que integren los datos para explicar conjuntamente las propiedades físicas mencionadas. Buscaremos relaciones o ecuaciones empíricas que liguen a estas variables físicas diferentes, para entender cómo dichas relaciones se asocian con cambios temporales en la física del campo geotérmico. También planeamos diseñar plataformas graficas interactivas, para que los programas que hemos desarrollado nosotros, puedan ser usados por gente no experta.

Número de proyecto

P04

Título de proyecto

Monitoreo espacio-temporal de variables geofísicas en campos geotérmicos

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollo e innovación de técnicas de exploración

Responsable de proyecto

Marco Antonio Pérez Flores

Institución

Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, CICESE

Instituciones y/o empresas asociadas

Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM

Universidad Autónoma de Coahuila, UAdeC

Bureau de Recherches Géologiques et Minières, BRGM