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Distribución inicial de presión y temperatura del campo geotérmico ...

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Boletín iie, julio-agosto <strong>de</strong>l 2000170Figura 1. Ubicación <strong>de</strong>l <strong>campo</strong>geotérmico Los Humeros y mapa en elque se muestran las principales fallas yestructuras así como la localización <strong>de</strong>los pozos.<strong>de</strong>finir alguna estrategia que permitael aprovechamiento <strong>de</strong> los fluidos <strong>de</strong>la parte profunda <strong>de</strong>l sistema.Con el objetivo <strong>de</strong> aclararalgunos <strong>de</strong> los aspectos antes citados,personal técnico <strong>de</strong> la Gerencia <strong>de</strong>Proyectos Geotermoeléctricos (GPG)<strong>de</strong> la CFE y <strong>de</strong>l Instituto <strong>de</strong>Investigaciones Eléctricas (IIE),<strong>de</strong>cidieron participar conjuntamenteen un proyecto para <strong>de</strong>sarrollar unmo<strong>de</strong>lo conceptual <strong>de</strong>l estado <strong>inicial</strong><strong>de</strong>l sistema geotérmico <strong>de</strong> LosHumeros (Arellano et al., 1998).En este artículo, se presentanlos resultados <strong>de</strong>l análisis <strong>de</strong>: registros<strong>de</strong> perforación, perfiles <strong>de</strong> presión y<strong>temperatura</strong> medidos durante elcalentamiento, <strong>temperatura</strong>sestabilizadas y curvas características<strong>de</strong> producción <strong>de</strong> 42 pozos <strong>de</strong>l<strong>campo</strong>. El objeto <strong>de</strong> este análisis es<strong>de</strong>terminar las profundida<strong>de</strong>s a lascuales los pozos penetran zonaspermeables, en las cuales, lasmediciones o estimaciones <strong>de</strong> lapresión y la <strong>temperatura</strong> realmentecorrespon<strong>de</strong>n a las condiciones <strong>de</strong>lyacimiento. Los resultados <strong>de</strong>lanálisis individual <strong>de</strong> cada pozo seutilizaron como base para estimar ladistribución <strong>de</strong> presión y<strong>temperatura</strong> <strong>inicial</strong> en el sistemageotérmico. Los resultados seintegraron en mo<strong>de</strong>los en una y dosdimensiones, como base paraanalizar las característicasfundamentales <strong>de</strong>l sistemahidrotermal <strong>de</strong> Los Humeros.Características geológicas<strong>de</strong>l área <strong>de</strong> Los HumerosLa geología <strong>de</strong>l área <strong>de</strong> LosHumeros ha sido <strong>de</strong>scrita pordiversos autores, entre los que seencuentran Pérez-Reynoso (1978),Yañez-García et al. (1979), Ferriz yMahood (1984), Viggiano y Robles(1988 a, b) y Cedillo (1997). Elbasamento local está constituido porun complejo paleozoico metamórficoe intrusivo <strong>de</strong> esquistos <strong>de</strong> cloritamuscovita,una secuenciasedimentaria mesozoica plegada,intrusiones sieníticas y granodioríticas<strong>de</strong>l terciario inferior y an<strong>de</strong>sitaspliocénicas.Se consi<strong>de</strong>ra que laactividad volcánica <strong>inicial</strong> en el área<strong>de</strong> Los Humeros está representada porlavas an<strong>de</strong>síticas y ferrobasálticas <strong>de</strong>la Formación Teziutlán, cuya edadvaría <strong>de</strong> 3.50 a 1.55 millones <strong>de</strong>años(m.a.). Sin embargo, la mayorparte <strong>de</strong> las unida<strong>de</strong>s volcánicas <strong>de</strong>lárea se emplazaron hace menos <strong>de</strong> 0.5m.a., siendo acompañadas por laformación <strong>de</strong> cal<strong>de</strong>ras (Figura 1). Elcolapso <strong>de</strong> la cal<strong>de</strong>ra <strong>de</strong> Los Humerosfue provocado por la erupción <strong>de</strong> laIgnimbrita Xáltipan (0.46 m.a.).Después <strong>de</strong>l colapso, se formaronvarios domos silícicos (0.3 m.a.). Laemisión <strong>de</strong> la Ignimbrita Zaragoza(0.1 m.a.) provocó el colapso <strong>de</strong> lacal<strong>de</strong>ra <strong>de</strong> Los Potreros y lasemisiones <strong>de</strong> an<strong>de</strong>sitas, an<strong>de</strong>sitasbasálticas y lavas, pómez y cenizas(0.08 a 0.04 m.a.) dieron origen a laestructura <strong>de</strong> El Xalapazco. Laactividad volcánica más reciente seencuentra representada por losbasaltos <strong>de</strong> olivino (0.02 m.a.).El grupo <strong>de</strong> geología <strong>de</strong> laCFE, ha efectuado estudios <strong>de</strong>talladosque han permitido conocer lascaracterísticas petrográficas <strong>de</strong> lasunida<strong>de</strong>s atravesadas por los pozos yhan reconstruido la columnalitológica <strong>de</strong>l <strong>campo</strong> (Viggiano yRobles, 1988 a; Cedillo, 1997). En laTabla 1 se presenta un resumen <strong>de</strong> lageología <strong>de</strong>l subsuelo <strong>de</strong> la región <strong>de</strong>Los Humeros. La Figura 2 muestrauna sección geológica <strong>de</strong> 7 km <strong>de</strong>longitud y orientación NNW-SSEque 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 pue<strong>de</strong>verse la disposición <strong>de</strong> las nueveunida<strong>de</strong>s litológicas, su espesor, lossistemas <strong>de</strong> fallas y la topografía <strong>de</strong>lbasamento <strong>de</strong>l <strong>campo</strong>.Características geoquímicas<strong>de</strong> los fluidosA condiciones <strong>de</strong> cabezal, los pozosproducen escasa cantidad <strong>de</strong> agua conexcepción <strong>de</strong>l pozo H-1 que selocaliza en el Corredor XalapazoMastaloya. Resulta difícil clasificarlos fluidos porque presentancaracterísticas <strong>de</strong> mezcla (Barragán etal., 1988) y una composición variableen el tiempo (Tello, 1992). Tambiénes difícil reconstruir la composición<strong>de</strong> la fase líquida en el yacimiento, yaque la fracción <strong>de</strong> con<strong>de</strong>nsado (alto enbicarbonatos y sulfatos) es gran<strong>de</strong> ytambién porque algunos <strong>de</strong> los pozostienen o han tenido aportación <strong>de</strong>fluidos <strong>de</strong> más <strong>de</strong> un estrato. El agua


aplicaciones tecnológicasTabla 1. Geología <strong>de</strong>l subsuelo <strong>de</strong> la región <strong>de</strong> Los Humeros, Pue. (Modificada <strong>de</strong> Cedillo, 1997).Unida<strong>de</strong>s litológicas Unida<strong>de</strong>s Descripción Permeabilidad Hidrogeologíasegún Viggiano y litológicasRobles (1988a) según Cedillo(1997)I 1 Pómez, basaltos <strong>de</strong> Alta Acuíferos superficialesolivino y an<strong>de</strong>sitasfríos y calientesII 2 Tobas líticas e Media Posible acuíferoignimbrita Zaragoza3 Ignimbrita Xáltipan De baja a nula Acuicludo4 Intercalación <strong>de</strong> Baja Acuicludoan<strong>de</strong>sitas e ignimbritasIII 5 An<strong>de</strong>sitas <strong>de</strong> augita Media Yacimiento geotérmico superiorTeziutlán6 Toba vítrea Humeros Baja Acuitardo7 An<strong>de</strong>sita <strong>de</strong> hornblenda Media Yacimiento geotérmico inferior8 Basaltos Media Yacimiento geotérmico inferiorIV 9 Calizas, mármoles e Baja Acuitardointrusivos (basamento local)producida es diluida en sales (0.17 %en peso <strong>de</strong> sólidos totales disueltos enel pozo H-1) y presenta pH neutro encondiciones <strong>de</strong> separación, conalgunas excepciones como en lospozos H-4 y H-16 que se localizan enel Colapso Central y que produjeronfluidos ácidos que ocasionaroncorrosión en las tuberías (Barragán etal., 1989; Gutiérrez y Viggiano, 1990;Trues<strong>de</strong>ll, 1991). En la Tabla 2 sepresenta el análisis químico <strong>de</strong>l aguaseparada <strong>de</strong> algunos <strong>de</strong> los pozos <strong>de</strong>l<strong>campo</strong>.MetodologíaCon el fin <strong>de</strong> establecer ladistribución natural <strong>de</strong> presión y<strong>temperatura</strong> se empleó la siguientemetodología: 1) los horizontespermeables en los cuales el pozo y elyacimiento se encuentran en contactose <strong>de</strong>terminaron a partir <strong>de</strong>l análisis<strong>de</strong> la información <strong>de</strong> perforación, <strong>de</strong>los registros <strong>de</strong> presión y <strong>temperatura</strong>medidos durante el calentamiento, <strong>de</strong>las <strong>temperatura</strong>s estabilizadas y <strong>de</strong> lascorrelaciones geológicas; 2) el perfil<strong>de</strong> presión no perturbado <strong>de</strong>lyacimiento se reconstruyó a partir <strong>de</strong>lanálisis <strong>de</strong> los registros <strong>de</strong> presión y<strong>de</strong>l análisis <strong>de</strong> pruebas <strong>de</strong> presión; 3)el perfil <strong>de</strong> <strong>temperatura</strong> no perturbadose infirió a partir <strong>de</strong>l análisis <strong>de</strong> losregistros <strong>de</strong> <strong>temperatura</strong> y <strong>de</strong> laestimación <strong>de</strong> las <strong>temperatura</strong>sestabilizadas por los métodos <strong>de</strong>Horner y <strong>de</strong> la esfera (Ascencio et al.,1994). Los valores <strong>de</strong> presión y<strong>temperatura</strong> que se obtuvieron <strong>de</strong> estamanera, se graficaron en una y dosdimensiones con el fin <strong>de</strong> analizar lascaracterísticas principales <strong>de</strong>l sistemageotérmico <strong>de</strong> Los Humeros. En esteprimer análisis no se intentó ningunacorrección por el contenido <strong>de</strong> sales ogases en los fluidos hidrotermales.Resultados y discusiónHorizontes PermeablesEn la Figura 3, se muestra lalocalización <strong>de</strong> los principales puntos<strong>de</strong> alimentación <strong>de</strong> los pozos que semuestran en la sección geológica <strong>de</strong> laFigura 2. Del análisis <strong>de</strong> lainformación <strong>de</strong> todos los pozos <strong>de</strong>l<strong>campo</strong> (Arellano et al., 1998), se pone<strong>de</strong> manifiesto que en las siguientesformaciones existe permeabilidad (enfunción <strong>de</strong> la profundidad): an<strong>de</strong>sitas<strong>de</strong> augita, an<strong>de</strong>sitas <strong>de</strong> horblenda,basaltos y mármoles. De estasunida<strong>de</strong>s litológicas, los mármolesson los <strong>de</strong> menor permeabilidadprimaria, sin embargo, un númerosignificativo <strong>de</strong> pozos parecenalimentarse <strong>de</strong> esa zona <strong>de</strong>lyacimiento. Esto implica que <strong>de</strong>beexistir un fracturamiento importanteen algunas zonas <strong>de</strong> esta unidadpermitiendo el flujo <strong>de</strong> fluidosprofundos.Distribución <strong>de</strong> PresiónUna vez que se i<strong>de</strong>ntificaron loshorizontes en los cuales el pozo y elyacimiento están en contacto, seprocedió a reconstruir el perfil <strong>de</strong>presión no perturbado <strong>de</strong>l yacimiento.Los resultados <strong>de</strong>l análisis <strong>de</strong> losregistros tomados con el pozo cerrado<strong>de</strong>spués <strong>de</strong> su perforación y antes <strong>de</strong>que se pusiera a producir <strong>de</strong> manerasignificativa se muestran en la Figura4. Una característica importantemostrada por los datos es el ampliorango cubierto por las elevaciones <strong>de</strong>las zonas productoras (entre 1600 y100 m.s.n.m.). Esto se refleja, porsupuesto, en la distribución vertical <strong>de</strong>171


Boletín iie, julio-agosto <strong>de</strong>l 2000172Figura 2. Sección geológica con orientación NNW - SSE y longitud <strong>de</strong> 7kilómetros (Tomada <strong>de</strong> Cedillo, 1997).presión que varía <strong>de</strong>s<strong>de</strong> 89 bar hasta176 bar. Debido a la cantidad <strong>de</strong> datosdisponible, el <strong>campo</strong> <strong>de</strong> Los Humerosofrece la oportunidad para estudiar encierto <strong>de</strong>talle el perfil vertical <strong>de</strong> unyacimiento geotérmico no perturbado,sobre un amplio rango <strong>de</strong> elevaciones.En la Figura 4 se presenta ladistribución vertical <strong>de</strong> presiones noperturbadas <strong>de</strong>l yacimiento. La líneallena representa el perfil <strong>de</strong> presióncorrespondiente a una columna <strong>de</strong>agua en ebullición (mo<strong>de</strong>lo PPEP:Perfil <strong>de</strong> Presión <strong>de</strong> Ebullición versusProfundidad; Grant, et al., 1982).Como pue<strong>de</strong> observarse, el ajuste <strong>de</strong>lmo<strong>de</strong>lo PPEP es bueno para un rango<strong>de</strong> elevación que va <strong>de</strong> 1600 m.s.n.m.hasta aproximadamente 1025m.s.n.m. Debajo <strong>de</strong> esta elevación,aproximadamente a los 850 m.s.n.m.,se observa un grupo <strong>de</strong> pozos que seseparan <strong>de</strong> este comportamiento (lamayoría con presiones por <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong>lPPEP). El mo<strong>de</strong>lo PPEP es unmo<strong>de</strong>lo estático, generalmenteconsi<strong>de</strong>rado como una buenaaproximación al estado no perturbado<strong>de</strong>l yacimiento. Este mo<strong>de</strong>lo se tornainapropiado para bajas saturaciones<strong>de</strong> líquido. Esto se <strong>de</strong>be a que PPEPno pue<strong>de</strong> ajustar las característicasintrínsecamente dinámicas <strong>de</strong>l flujobifásico a bajas saturaciones <strong>de</strong> aguao <strong>de</strong>l vapor. Se esperaría por lo tanto,que los pozos que se apartan <strong>de</strong>lcomportamiento PPEP, secaracterizaran por bajas saturaciones<strong>de</strong> líquido. Aquí se entien<strong>de</strong> por bajassaturaciones <strong>de</strong> líquido como aquellasen las que la saturación <strong>de</strong> agua esmenor al 10 %. A estas bajassaturaciones el vapor se vuelve la faseque controla la presión (Trues<strong>de</strong>ll yWhite, 1973). Las presiones yelevaciones <strong>de</strong> estos pozos conformanun perfil subvertical que pue<strong>de</strong>representarse por medio <strong>de</strong> laexpresión:(1)P = 177.5 – 0.0405Z (Z < 850 m.s.n.m.)don<strong>de</strong> P es la presión en bar y Z es laelevación en m.s.n.m. En la Figura 5se muestra el ajuste <strong>de</strong> los datos tantoal mo<strong>de</strong>lo PPEP (<strong>de</strong> 1600 a 1025m.s.n.m.) como a la expresión (1) (<strong>de</strong>850 a 100 m.s.n.m.). Como se pue<strong>de</strong>observar, el ajuste es bueno.De los datos <strong>de</strong> presióndiscutidos en el párrafo anterior,pue<strong>de</strong> concluirse que en el sistemageotérmico <strong>de</strong> Los Humeros existencuando menos dos yacimientos. Deacuerdo con la distribución <strong>de</strong>presión, el primero y más superficialse encuentra localizadoaproximadamente entre 1600 y 1025m.s.n.m. y, dada la excelenteconcordancia con el mo<strong>de</strong>lo PPEP,pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>cirse que es un yacimiento<strong>de</strong> líquido dominante. El perfil <strong>de</strong>presión <strong>de</strong>l yacimiento más somerocorrespon<strong>de</strong> a una columna <strong>de</strong> aguaen ebullición entre 300 y 330 °C.El segundo yacimiento seencuentra localizadoaproximadamente <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> los 850m.s.n.m. y hasta don<strong>de</strong> se tienen datospue<strong>de</strong> <strong>de</strong>cirse que se extien<strong>de</strong> cuandomenos hasta 100 m.s.n.m. y, dado quese aparta <strong>de</strong>l comportamiento <strong>de</strong>lmo<strong>de</strong>lo PPEP, se consi<strong>de</strong>ra que es unyacimiento <strong>de</strong> baja saturación <strong>de</strong>líquido. El perfil <strong>de</strong> presión <strong>de</strong>scritopor la expresión (1) es un perfilintermedio entre uno vaporstático yuno hidrostático. Este tipo <strong>de</strong> perfil sepresenta cuando ocurre el fenómeno<strong>de</strong> contra flujo. Es <strong>de</strong>cir, primeroascien<strong>de</strong> vapor que a ciertaprofundidad se con<strong>de</strong>nsa y <strong>de</strong>spuésfluye agua líquida en la direccióncontraria.El comportamiento <strong>de</strong> ladistribución <strong>de</strong> presión, parece sugerirque la capa que separa los dosyacimientos es la Toba Vítrea (Unidadlitológica 6), que se caracteriza portener baja permeabilidad (Tabla 1). Elespesor promedio <strong>de</strong> esta capa es <strong>de</strong>aproximadamente 150 m.De la distribución <strong>de</strong> presiónpue<strong>de</strong> <strong>de</strong>cirse que, en general, elyacimiento presenta continuidadhidráulica. Los pozos que se salen <strong>de</strong>lcomportamiento general (H-2, H-5,H-24 y H-25) probablemente indicanel límite <strong>de</strong>l yacimiento ( el pozo H-25 en el Este, el pozo H-2 en elSuroeste, H-24 en el Sureste y el pozo


aplicaciones tecnológicasTabla 2. Composición química <strong>de</strong>l agua separada y entalpía <strong>de</strong> algunos <strong>de</strong> los pozos <strong>de</strong> Los Humeros, Pue.La concentración <strong>de</strong> solutos está dada en mg/kg. (Datos tomados <strong>de</strong> Tello, 1992 y Barragán et al., 1991).Pozo Fecha pH Na K Ca Mg Li Cl HC0 3SO 4B SiO 2Hesp.muestreo(J/g)H-1 21/10/87 8.0 269 44 1.2 0.01 0.90 120 361 114 214 800 1281H-1 12/10/89 8.2 282 46 1.8 0.05 0.85 100 208 111 247 911 1385H-6 22/10/87 7.5 196 40 0.4 0.02 0.90 180 203 6.5 288 1000 2081H-6 12/10/89 7.9 227 41 0.80 0.05 0.75 253 40 1.7 253 1142 2378H-7 21/10/87 6.6 168 28 0.90 0.02


Boletín iie, julio-agosto <strong>de</strong>l 2000174Figura 3. Sección geológica <strong>de</strong> la figura 2mostrando los principales.Figura 4. Ajuste <strong>de</strong>l mo<strong>de</strong>lo correspondiente auna columna <strong>de</strong> agua en ebullición, a laspresiones no perturbada estimadas con baseen los registros <strong>de</strong> presión <strong>de</strong> los pozos.Figura 5. Perfil unidimensional <strong>de</strong> presión noperturbada estimado con base en los registros<strong>de</strong> presión <strong>de</strong> los pozos.H-5 en el Oeste <strong>de</strong>l<strong>campo</strong>). Los valores <strong>de</strong>presión <strong>de</strong> los pozos H-9,H-26 y H-40probablemente indicanalgún error en la medición.Como parte <strong>de</strong>lestudio se efectuó elanálisis <strong>de</strong> 28 pruebas <strong>de</strong>presión que involucrarona 18 pozos <strong>de</strong>l <strong>campo</strong>.Con el objeto <strong>de</strong> obtenertoda la informaciónposible <strong>de</strong>l yacimiento,primeramente se efectuóun análisis <strong>de</strong> las pruebaspor medio <strong>de</strong> las técnicasconvencionales(Earlougher, 1977;Bodvarsson y Tsang,1980; Benson yBodvarsson, 1982);estaspruebas, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong>permitir obtener enalgunos casos unaestimación <strong>de</strong> la presiónpromedio <strong>inicial</strong> <strong>de</strong>lyacimiento en lasinmediaciones <strong>de</strong>l pozo,sirvieron como guía paraefectuar el análisis pormedio <strong>de</strong> la técnica <strong>de</strong>curva tipo, empleandopara ellos las solucionespresentadas por A.Bour<strong>de</strong>t y C. Gringarten(1980), para pozos conalmacenamiento y dañoen yacimientos concomportamiento <strong>de</strong> dobleporosidad. En el análisis<strong>de</strong> algunas <strong>de</strong> las pruebasfue necesario emplear lascurvas tipo <strong>de</strong>sarrolladaspor Agarwal et al. (1970),para pozos en un sistemainfinito conalmacenamiento y daño.El análisis <strong>de</strong>tallado <strong>de</strong>estas pruebas sepresentará en otro artículo que seencuentra actualmente enpreparación.En la Figura 6 se presenta ladistribución vertical <strong>de</strong> las presionesobtenidas por medio <strong>de</strong>l análisis <strong>de</strong>pruebas <strong>de</strong> presión. Como pue<strong>de</strong>apreciarse, el ajuste con el mo<strong>de</strong>loPPEP es aceptable.En general, pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>cirseque los resultados obtenidos con elanálisis <strong>de</strong> pruebas <strong>de</strong> presión,concuerdan con lo discutidoanteriormente para el yacimientoi<strong>de</strong>ntificado en la parte superior <strong>de</strong>lsistema.Distribución <strong>de</strong> <strong>temperatura</strong>La Figura 7 muestra la distribución <strong>de</strong><strong>temperatura</strong> estimada empleando elmétodo <strong>de</strong> la esfera y su ajuste con elmo<strong>de</strong>lo PPEP. Si no se consi<strong>de</strong>ran enla gráfica los pozos que tienen másdispersión y que probablemente seencuentran en el límite o fuera <strong>de</strong>lyacimiento explotable (H-5, H-14 yH-25), pue<strong>de</strong> observarse unagrupamiento <strong>de</strong> pozos entre 1600 y1025 m.s.n.m. que correspon<strong>de</strong> alyacimiento superior discutido en lasección anterior. Estos pozos tienen<strong>temperatura</strong>s estimadas entre 290 y330 °C, aproximadamente. Loanterior concuerda razonablementecon las <strong>temperatura</strong>s estimadas para lacolumna <strong>de</strong> agua en ebullicióncorrespondientes a las presiones <strong>de</strong>lmo<strong>de</strong>lo PPEP (entre 300 y 330 °C).El pozo H-1 que también muestra unadispersión importante en la Figura 7es probable que esté recibiendo fluido<strong>de</strong> un acuífero somero <strong>de</strong> menor<strong>temperatura</strong> a través <strong>de</strong> la FallaAntigua. Éste es el único pozo <strong>de</strong>l<strong>campo</strong> que produce una cantidadsignificativa <strong>de</strong> agua.Los pozos que se encuentranen la parte inferior (elevaciones <strong>de</strong>850 a 100 m.s.n.m.) muestran<strong>temperatura</strong>s estimadas mayores,


aplicaciones tecnológicasFigura 6. Ajuste <strong>de</strong>l mo<strong>de</strong>lo correspondiente auna columna <strong>de</strong> agua en ebullición, alaspresiones estimadas con base en el análisis <strong>de</strong>pruebas <strong>de</strong> presión.Figura 7. Ajuste <strong>de</strong>l mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> una columna <strong>de</strong>agua en ebullición, a las <strong>temperatura</strong>sestimadas con el método <strong>de</strong> la esfera.entre 300 y 400 °C. La dispersión <strong>de</strong>las <strong>temperatura</strong>s probablementerefleja, en parte, lo complejo <strong>de</strong>lsistema geotérmico y, en parte, laslimitaciones <strong>de</strong>l método; éste estáafectado por todos los aspectos quetienen influencia en los perfiles <strong>de</strong><strong>temperatura</strong> medidos (enfriamiento,ebullición, errores <strong>de</strong> medición, etc.),que se emplearon como datos <strong>de</strong>entrada.Los resultados obtenidospara la distribución <strong>de</strong><strong>temperatura</strong> concuerdanrazonablemente con laimagen <strong>de</strong>l yacimientoobtenida a partir <strong>de</strong> losdatos <strong>de</strong> presión. Es <strong>de</strong>cir,un yacimiento superior <strong>de</strong>líquido dominante y en laparte profunda unyacimiento <strong>de</strong> bajasaturación <strong>de</strong> líquido,principalmente en la zona<strong>de</strong>nominada ColapsoCentral. Los pozosprofundos que selocalizan en el CorredorXalapazco Mastaloyaparecen producir fluidoscon una fracción <strong>de</strong>líquido más elevada.AlteraciónhidrotermalCon el objeto <strong>de</strong> tener unalínea <strong>de</strong> evi<strong>de</strong>nciain<strong>de</strong>pendiente quepermitiera comprobaralgunas <strong>de</strong> lasobservaciones antescitadas, se efectuó unestudio <strong>de</strong> la alteraciónhidrotermal en el sistemageotérmico. Laproporción y distribución<strong>de</strong> minerales <strong>de</strong>neoformación(especialmente calcita yepidota) en el yacimiento,muestran que existe una zona don<strong>de</strong>ocurre la mayor proporción <strong>de</strong>minerales <strong>de</strong> alteración y quecorrespon<strong>de</strong> a la zona formada poran<strong>de</strong>sita <strong>de</strong> augita Teziutlán (Tabla 1,Unidad litológica número5). Engeneral, se observa que al aumentar laprofundidad la alteración en losnúcleos y recortes <strong>de</strong> perforacióndisminuye notablemente, indicandoposiblemente baja relación agua-roca.En pozos localizados en elColapso Central, la ausencia <strong>de</strong>calcita hidrotermal en nivelesprofundos (a excepción <strong>de</strong> calcita encalizas) es una indicación <strong>de</strong> la bajarelación agua-roca; lo contrario ocurreen niveles superiores don<strong>de</strong> seobserva la <strong>de</strong>positación <strong>de</strong> calcita(Figura 8). En algunos pozos lacalcita aparece a profundidad en muybaja proporción, coinci<strong>de</strong>nte conpozos en los que existe mezcla <strong>de</strong>fluidos.Esta misma observación seaplica claramente para la epidota,cuya distribución es una indicación <strong>de</strong>la interacción agua-roca,principalmente en la an<strong>de</strong>sita <strong>de</strong>augita Teziutlán, a una <strong>temperatura</strong>mayor a 200 °C. Al igual que lacalcita, su ausencia o baja proporciónen la parte profunda <strong>de</strong>l sistema se<strong>de</strong>be posiblemente a la baja relaciónagua-roca en la zona <strong>de</strong> bajasaturación <strong>de</strong> líquido.En la Figura 9 se presenta unresumen <strong>de</strong> las característicasprincipales <strong>de</strong>l mo<strong>de</strong>lo anteriormente<strong>de</strong>scrito para el <strong>campo</strong> geotérmico <strong>de</strong>Los Humeros. En esta figura pue<strong>de</strong>verse que el yacimiento más somerose encuentra contenido en lasAn<strong>de</strong>sitas <strong>de</strong> Augita y que elyacimiento más profundo seencuentra contenido en las an<strong>de</strong>sitas<strong>de</strong> hornblenda, basaltos y parte <strong>de</strong> losmármoles (Tabla 1,Unida<strong>de</strong>slitológicas número 7, 8 y 9,respectivamente). El comportamiento<strong>de</strong> la distribución <strong>de</strong> presión, parecesugerir que la capa que separa los dosyacimientos es la Toba Vítrea (Unidadlitológica número 6). Las flechasllenas indican que en algunas zonas<strong>de</strong>l yacimiento profundo, primeroascien<strong>de</strong> vapor que a ciertaprofundidad se con<strong>de</strong>nsa y <strong>de</strong>spuésfluye agua líquida en la direccióncontraria. La distribución <strong>de</strong><strong>temperatura</strong> parece sugerir el ascenso<strong>de</strong> fluido más caliente en la zona175


Boletín iie, julio-agosto <strong>de</strong>l 2000176Figura 8. Distribución <strong>de</strong> calcita en la seccióngeológica <strong>de</strong> la figura 2. El área obscurarepresenta el porcentaje relativo <strong>de</strong> calcita enlas rocas. El máximo espesor correspon<strong>de</strong> a20% en el pozo H6.Figura 9. Mo<strong>de</strong>lo conceptual el <strong>campo</strong>geotérmico <strong>de</strong> Los Humeros, Puebla.<strong>de</strong>nominada Colapso Central (en laFigura 9 dicha zona se extien<strong>de</strong> entrelos pozos H-31 y H-10). Las<strong>temperatura</strong>s que se utilizaron parapreparar las isotermas <strong>de</strong> dicha figura,son las que se estimaron con elmétodo <strong>de</strong> la Esfera para cada uno <strong>de</strong>los pozos a diversas profundida<strong>de</strong>s.ConclusionesPara inferir el estado termodinámico<strong>inicial</strong> <strong>de</strong>l yacimiento se analizó unaconsi<strong>de</strong>rable cantidad <strong>de</strong> datos,provenientes <strong>de</strong> varias disciplinas,todos elloscorrespondientes a 42pozos <strong>de</strong>l <strong>campo</strong>geotérmico LosHumeros.Sobre la base <strong>de</strong>los datos analizados y <strong>de</strong>las distribuciones <strong>de</strong>presión y <strong>temperatura</strong>resultantes, se<strong>de</strong>sarrollaron mo<strong>de</strong>los <strong>de</strong>lyacimiento noperturbado. Estosmo<strong>de</strong>los muestran que enel sistema geotérmico <strong>de</strong>Los Humeros existen,cuando menos, dosyacimientos. El primero ymás superficial seencuentra localizadoentre 1600 y 1025m.s.n.m., y dada laexcelente concordanciacon el mo<strong>de</strong>lo PPEP,pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>cirse que es unyacimiento <strong>de</strong> líquidodominante. El perfil <strong>de</strong>presión <strong>de</strong>l yacimientomás somero correspon<strong>de</strong>a una columna <strong>de</strong> agua enebulliciónaproximadamente entre300 y 330 °C. El segundoyacimiento se encuentralocalizadoaproximadamente <strong>de</strong>bajo<strong>de</strong> los 850 m.s.n.m. y hasta don<strong>de</strong> setiene información pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>cirse quese extien<strong>de</strong> cuando menos hasta 100m.s.n.m., y dado que se aparta <strong>de</strong>lcomportamiento <strong>de</strong>l mo<strong>de</strong>lo PPEP, seconsi<strong>de</strong>ra que es un yacimiento <strong>de</strong>baja saturación <strong>de</strong> líquido. Para lospozos que se alimentan <strong>de</strong> esta zona<strong>de</strong>l <strong>campo</strong> se estimaron <strong>temperatura</strong>saproximadamente entre 300 y 400 °C.El comportamiento <strong>de</strong> ladistribución <strong>de</strong> presión, parece sugerirque la capa que separa los dosyacimientos es la Toba Vítrea (Tabla1, Unidad litológica número 6), quese caracteriza por tener bajapermeabilidad (Tabla 1). El espesorpromedio <strong>de</strong> esta capa es <strong>de</strong>aproximadamente 150 m.En algunos <strong>de</strong> los pozos sei<strong>de</strong>ntificó la zona <strong>de</strong> alimentación enlas calizas (permeabilidad primariabaja), lo que sugiere que, en ciertoslugares, éstas se encuentranfracturadas permitiendo el flujo <strong>de</strong>fluidos profundos.Agra<strong>de</strong>cimientosLos resultados que se presentan eneste artículo forman parte <strong>de</strong>lproyecto “Desarrollo <strong>de</strong> un mo<strong>de</strong>lobásico actualizado <strong>de</strong>l yacimientogeotérmico <strong>de</strong> Los Humeros, Pue.”, elcual forma parte <strong>de</strong> los trabajos <strong>de</strong>exploración que lleva a cabo laGerencia <strong>de</strong> ProyectosGeotermoeléctricos <strong>de</strong> la CFE en los<strong>campo</strong>s y zonas geotérmicas <strong>de</strong>México. Los autores <strong>de</strong> este artículo<strong>de</strong>sean expresar su agra<strong>de</strong>cimiento alas autorida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> la GPG,particularmente al Dr. Gerardo HiriartL., al Dr. José Luis Quijano L., al Ing.Saúl Venegas S. y al Ing. Raúl EstradaS., por permitir la publicación <strong>de</strong> losresultados <strong>de</strong>l proyecto. Se <strong>de</strong>seahacer un reconocimiento especial alpersonal técnico <strong>de</strong> la Resi<strong>de</strong>ncia <strong>de</strong>lCampo Geotérmico <strong>de</strong> Los Humeros,ya que sin su colaboración, apoyo ycomentarios no hubiera sido posiblela realización <strong>de</strong> este trabajo.ReferenciasArellano, V.M., García, A., Barragán, R.M.,Izquierdo, G., Aragón, A., Nieva, D., Portugal,E. y Torres, I. Desarrollo <strong>de</strong> un mo<strong>de</strong>lo básicoactualizado <strong>de</strong>l yacimiento geotérmico <strong>de</strong> LosHumeros, Pue. Informe IIE/11/11459/I01/F,Instituto <strong>de</strong> Investigaciones Eléctricas–Comisión Fe<strong>de</strong>ral <strong>de</strong> Electricidad,Cuernavaca, 1998, 450 p.Ascencio, F., García, A., Rivera, J. y Arellano,V.M. Estimation of undisturbed formationtemperatures un<strong>de</strong>r spherical-radial heat flowconditions, Geothermics, Vol. 23, No. 4, 1994,pp. 317-326.


aplicaciones tecnológicasAgarwal, R.G., Al-Hussainy, R. y Ramey, H.An investigation of wellbore storage and skineffect in unsteady liquid flow: I. Analyticaltreatment, Soc. Pet. Eng. J. Trans., AIME 249,1970, pp. 279-290.Barragán, R. M., Santoyo E., Nieva, D.,Portugal, E. y Verma M. P. Caracterización <strong>de</strong>yacimientos geotérmicos por medio <strong>de</strong> la<strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> parámetros físico-químicos,Informe IIE/11/2386/I 01/F, Instituto <strong>de</strong>Investigaciones Eléctricas, Cuernavaca, 1988,250 p.Barragán, R.M., Cervantes, M., Díaz, R.,Garduño, V., González, E., Holguín, S., Meza,F., Nieva, D., Oliver, R., Rosas, N. y Sampedro,J. Caracterización <strong>de</strong>l fenómeno <strong>de</strong> corrosiónobturación<strong>de</strong> pozos <strong>de</strong> Los Humeros, InformeIIE/11/3753/I, 1989, 83 p.Barragán, R.M., D. Nieva, E. Santoyo, E.González, M. Verma, y J. López. Geoquímica<strong>de</strong> fluidos <strong>de</strong>l <strong>campo</strong> geotérmico <strong>de</strong> LosHumeros (México), Geotermia RevistaMexicana <strong>de</strong> Geoenergía, Vol. 7, No. 1, 1991,pp. 24-48.Benson, S. y Bodvarsson, G. Analysis ofnonisothermal injection tests, Annual Report,Earth Sciences Division, LBL, University ofCalifornia Berkeley, LBL-15500, 1982, pp.191-193.Bodvarsson, G. y Tsang, C.F. Injection into afractured geothermal reservoir. Geoth. Res.Counc. Trans. Vol. 4, 1980, pp. 393-396.Bour<strong>de</strong>t, A. y Gringarten, C. 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Mineralogíahidrotermal en el <strong>campo</strong> geotérmico <strong>de</strong> LosHumeros, Pue., I: Sus usos como indicadora <strong>de</strong><strong>temperatura</strong> y <strong>de</strong>l régimen hidrológico,Geotermia, Vol. 4, No. 1, 1988 a, pp. 15-28.Viggiano, J.C. y Robles, C. Mineralogíahidrotermal en el <strong>campo</strong> geotérmico <strong>de</strong> LosHumeros, Pue., II: Geometría <strong>de</strong>l yacimiento,Geotermia, Vol. 4, No. 1, 1988 b, pp. 29-40.Yañez-García, C., García-Durán, S. y Casique-Vásquez, J. Geothermic exploration in the LosHumeros–Derrumbadas area, Geoth. Res.Coun. Trans., Vol. 3, 1979, pp. 801-803.Víctor Manuel Arellano GómezEgresado <strong>de</strong> la UAM como Ingeniero en Energía(1978), efectuó estudios sobre Ingeniería <strong>de</strong>Yacimientos Geotérmicos en la Universidad <strong>de</strong>Stanford (1980) y estudió simulación numérica<strong>de</strong> yacimientos y pozos geotérmicos enIntercomp <strong>de</strong> Houston, Texas (1982).En el año <strong>de</strong> 1979, se incorporó alDepartamento <strong>de</strong> Geotermia <strong>de</strong>l IIE. Sus<strong>de</strong>sarrollos han sido <strong>de</strong> técnicas y mo<strong>de</strong>losmatemáticos que permitan una confiablecaracterización, evaluación y monitoreo <strong>de</strong> laevolución <strong>de</strong> yacimientos geotérmicos. Des<strong>de</strong> elaño <strong>de</strong> 1992 es el jefe <strong>de</strong> esta Gerencia.Ha participado en la publicación <strong>de</strong>más <strong>de</strong> 90 artículos técnicos y ha impartidocursos <strong>de</strong> geotermia tanto en México como en elextranjero. Dentro <strong>de</strong> las distinciones que harecibido se encuentran: Premio al mejor profesor<strong>de</strong> postgrado (1991), otorgado por laUniversidad Autónoma <strong>de</strong>l Estado <strong>de</strong> Morelos;presi<strong>de</strong>nte <strong>de</strong> la Asociación Geotérmica Mexicana(1994-1995); Investigador Nacional Nivel 2.vag@iie.org.mxAlfonso García GutiérrezIngeniero Químico por la Universidad Autónoma<strong>de</strong> Coahuila (1976), con maestría en IngenieríaQuímica, especialidad en Termodinámica por laUniversidad <strong>de</strong> Salford, Inglaterra (1978) ydoctorado en Ingeniería Mecánica, especialida<strong>de</strong>n Termociencias por la Universidad <strong>de</strong>Minnesota, Estados Unidos (1985).En 1979 ingresó al Departamento <strong>de</strong>Geotermia <strong>de</strong>l IIE. Es coautor <strong>de</strong> una novedosatécnica para estimar <strong>temperatura</strong>simperturbadas <strong>de</strong> yacimiento. Cuenta connumerosas publicaciones y ha dictadoconferencias e impartido cursos en el país y en elextranjero. Es miembro <strong>de</strong>l Sistema Nacional <strong>de</strong>Investigadores <strong>de</strong>s<strong>de</strong> 1986.aggarcia@iie.org.mxRosa María Barragán ReyesIngeniera Química y maestra en Ciencias por laUniversidad <strong>de</strong> Guadalajara, obtuvo su doctoradopor la Universidad <strong>de</strong> Salford, Inglaterra. Esinvestigadora <strong>de</strong> la Gerencia <strong>de</strong> Geotermia <strong>de</strong>s<strong>de</strong>1980 en el área <strong>de</strong> Geoquímica.Ha trabajado en proyectos <strong>de</strong>exploración geotérmica, en el estudio <strong>de</strong> larespuesta <strong>de</strong> yacimientos geotérmicos a laexplotación, en utilización <strong>de</strong> recursosgeotérmicos <strong>de</strong> baja <strong>temperatura</strong> y en el<strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>los conceptuales <strong>de</strong>yacimientos geotérmicos.Consi<strong>de</strong>rada como experta en su<strong>campo</strong> por el Organismo Internacional <strong>de</strong>Energía Atómica, es también miembro <strong>de</strong>:Sistema Nacional <strong>de</strong> Investigadores, Aca<strong>de</strong>miaMexicana <strong>de</strong> Ciencias, Aca<strong>de</strong>mia <strong>de</strong> Ingeniería,International Geothermal Association,International Association of Geochemistry andCosmochemistry, Unión Geofísica Mexicana yAsociación Geotérmica Mexicana.rmb@iie.org.mxGeorgina IzquierdoEgresada <strong>de</strong> la UNAM como Químico (1976).Maestría en Química Inorgánica (1977) en laFacultad <strong>de</strong> Química <strong>de</strong> la UNAM; doctorada enQuímica <strong>de</strong>l Estado Sólido en el Departamento<strong>de</strong> Química <strong>de</strong> la Universidad <strong>de</strong> Aber<strong>de</strong>en,Escocia (1981).En mayo <strong>de</strong> 1981 se incorporó al IIEcomo Investigador <strong>de</strong> la Unidad <strong>de</strong> Geotermia.Contribuyó en el establecimiento <strong>de</strong>l laboratorio<strong>de</strong> rayos X (difracción y fluorescencia). Y en el<strong>de</strong> emisión (espectrometría <strong>de</strong> emisión porplasma). Es miembro <strong>de</strong>l Sistema Nacional <strong>de</strong>Investigadores Nivel I <strong>de</strong>s<strong>de</strong> 1984 a la fecha.gim@iie.org.mxAlfonso Aragón AguilarIngeniero petrolero egresado <strong>de</strong> la Facultad <strong>de</strong>Ingeniería <strong>de</strong> la UNAM (1978). Obtuvo el grado<strong>de</strong> Maestro en Ciencias <strong>de</strong> Ingeniería mecánica(1995) en el Ceni<strong>de</strong>t. Trabajó en la Gerencia <strong>de</strong>proyectos Geotermoeléctricos <strong>de</strong> la CFE <strong>de</strong> 1978a 1991.A partir <strong>de</strong> 1991 se incorporó al IIEen <strong>de</strong>partamento <strong>de</strong> geotermia, en don<strong>de</strong> haparticipado en los proyectos <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> lasonda METRE y en las mediciones a pozospetroleros usando la sonda SLIMETRE.Autor <strong>de</strong> varios artículosinternacionales relacionados con elcomportamiento <strong>de</strong> yacimientos, ha impartidocursos y conferencias sobre análisis y simulación<strong>de</strong> yacimientos y ha fungido como árbitro <strong>de</strong> larevista “Geotermia”.aaragon@iie.org.mx177

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