Título
Modelado numérico en 2D del transporte de solutos (Na, K, Ca y Mg) en un yacimiento geotérmico: El caso de Las Tres Vírgenes, BCS.
2D numerical modeling of solute transport (Na, K, Ca and Mg) in a geothermal reservoir: The case of Las Tres Vírgenes, BCS.
Autor
Yesica Ximena Peña Beltrán
Colaborador
Efraín Gómez Arias (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Campo geotérmico Las Tres Vírgenes, interacción fluido-roca, transferencia de calor, transporte de solutos, concentración de cationes. - (AUTOR) Las Tres Vírgenes geothermal field, fluid-rock interaction, heat transfer, solute transport, concentrations of cations. - (AUTOR) CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA - (CTI) CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO - (CTI) GEOLOGÍA - (CTI) YACIMIENTOS MINERALES - (CTI) YACIMIENTOS MINERALES - (CTI)
Resumen o descripción
En sistemas geotérmicos, entender las condiciones de equilibrio termodinámico-químico de la interacción fluido-roca nos permite estudiar las reacciones involucradas en la formación o disolución de los minerales. En este trabajo, se discretizó mediante el Método de Volumen Finito (MVF) la ecuación de transferencia de calor para simular el perfil de temperaturas del campo geotérmico Las Tres Vírgenes (CGLTV) y posteriormente, mediante el mismo método, se discretizó la ecuación de transporte de solutos advectivo-difusivo con el fin de modelar las concentraciones de los cationes mayores (Na, K, Ca y Mg) del fluido geotérmico en los últimos 20 años, correspondientes al tiempo de explotación del campo. Para ello, se desarrolló un código numérico en FORTRAN que resuelve las ecuaciones discretizadas en 2D en estado transitorio. De acuerdo con la mineralogía reportada para el campo, las fases mineralógicas que se consideraron como fuente de Na, K y Ca corresponden a albita, microclina y zoisita. Basados en los modelos obtenidos, se propone un reservorio entre 1450 y 2450 m de profundidad y concentraciones iniciales de 100.0 ppm para el sodio y 10.0 ppm para el potasio, logrando reproducir las concentraciones promedio a condiciones de yacimiento de los pozos LV-13, LV-11, LV-6, LV-3 LV-4 y LV-1 correspondiente a valores entre 3138 y 3661 ppm y temperaturas entre 225° y 249 °C para el sodio y concentraciones promedios entre 604 y 663 ppm para los pozos LV-13, LV-11, LV-4 y LV-5 y temperaturas entre 223° y 257 °C para el potasio. Para el calcio, a partir de una concentración inicial de 2.0 ppm se lograron reproducir las concentraciones de los pozos LV-5 y LV-6 las cuales varían entre 251 y 260 ppm encontrándose a profundidades entre 1737 y 2162 m y temperaturas entre 225° y 260 °C. Finalmente para el magnesio las condiciones propuestas en este trabajo no lograron reproducir los valores reportados de las concentraciones del fluido geotérmico. Este trabajo se presenta como un paso a entender el transporte de solutos en sistemas geotérmicos y además, favorecer el uso de geotermómetros de Na/K basados en actividades iónicas propuestos en la literatura.
In geothermal systems, understanding the thermodynamic-chemical equilibrium of the fluid-rock interaction allows us to study the reactions involved in the precipitation or dissolution of minerals. In this work, the heat transfer equation was discretized using the Finite Volume Method (FVM) to simulate the temperature profile of the Las Tres Vírgenes geothermal field, and subsequently, using the same method the advective-diffusive equation for solute transport was discretized to model the concentrations of the major cations (Na, K, Ca and Mg) of the geothermal fluid in the last 20 years, corresponding to the time of field exploitation. For this purpose, a numerical code was developed in FORTRAN that solves the 2D discretized equations in a transient state. According to the mineralogy reported for the field, the mineralogical phases considered as a source of Na, K, and Ca correspond to albite, microcline, and zoisite. Based on the models obtained, we propose a reservoir between 1450 and 2450 m in depth and initial concentrations of 100.0 ppm for sodium and 10. 0 ppm for potassium to reproduce the average concentrations at reservoir conditions of wells LV-13, LV-11, LV-6, LV-3, LV4, and LV-1 corresponding to values between 3138 and 3661 ppm and temperatures between 225° and 249 °C for sodium and average concentrations between 604 and 663 ppm for wells LV-13, LV-11, LV-4, and LV-5 and temperatures between 223° and 257 °C for potassium. For calcium, starting from an initial concentration of 2.0 ppm, we were able to reproduce the concentrations of wells LV-5 and LV-6, which vary between 251 and 260 ppm and are found at depths between 1737 and 2162 m and temperatures between 225° and 260 °C. Finally, for magnesium, the conditions proposed in this work failed to reproduce the reported values of the geothermal fluid concentrations. This work is presented as a step towards understanding solute transport in geothermal systems and, in addition, to promote the use of Na/K geothermometers based on ionic activities proposed in the literature.
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2023
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Sugerencia de citación
Peña Beltrán, Y.X. 2023. Modelado numérico en 2D del transporte de solutos (Na, K, Ca y Mg) en un yacimiento geotérmico: El caso de Las Tres Vírgenes, BCS.. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 85 pp.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
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