• Imprimeix

Projecte HotLIME - Zona pilot Fossa de l’Empordà

Zona pilot, treballs realitzats i principals resultats obtinguts del projecte GeoERA HotLIME

Les metodologies i fluxos de treball desenvolupats en el marc del projecte HotLIME es van aplicar a deu àmbits pilot situats arreu d'Europa, un d’ells, a Catalunya.

La zona d’estudi seleccionada se situa a la Fossa de l’Empordà, objecte de diverses prospeccions per hidrocarburs i aigües termals entre les dècades de 1960 i 1980.

El nivell objectiu en aquest àmbit per avaluar el potencial geotèrmic profund va ser l’aqüífer carbonatat de l’Eocè conegut com la Formació de calcàries de Girona (Girona Limestone Formation – GLF), de la part sud de la conca. Aquest aqüífer també va ser objecte d’anàlisi pel seu aprofitament geotèrmic entre els anys 1980-2010 si bé a escala local al municipi de Jafre (Baix Empordà).

 

Visor ICGC - Models recursos geològics 3D

Consulta i descàrrega de dades 3D generades en l’àmbit dels recursos geològics

Visor ICGC - Geotèrmia profunda

Avaluació del potencial de l'energia geotèrmica profunda a Catalunya

Mapa i tall geològic del Baix Empordà

Mapa litològic i estructural sintètic de la zona pilot del projecte HotLIME corresponent a la Fossa de l’Empordà. En el mapa se situa la traça del tall geològic inferior on s’observa la formació carbonatada objectiu per l’avaluació del potencial geotèrmic GLF (en color blau) i la ubicació dels pous d’investigació Girona-2 i Jafre.

 

Treballs realitzats

El model geotermal pel càlcul de potencial geotèrmic profund de l’aqüífer de la formació calcàries de Girona (GLF) en el marc del projecte HotLIME, s’ha desenvolupat seguint les fases de treball següents:

  • Integració de la informació geològica prèvia disponible per la creació d’un primer model geològic en 3D de l’àmbit d’estudi utilitzant el programari MOVE 2D/3D Kinematic Modelling® (versió 2019.1.2 Midland Valley) per construir les principals  superfícies litològiques i estructurals i diversos talls geològics i el programari SKUA-GOCAD® (versió 15.5 Paradigm) per obtenir el model geològic complet en 3D i el model voxet equivalent.
  • Realització de treballs de camp de caracterització geofísica consistents en la recollida de 453 dades gravimètriques geolocalitzades  i la recollida de mostres de roca (especialment de la unitat objectiu GLF) per la seva posterior caracterització petrofísica al laboratori incloent la mesura dels principals paràmetres físics i tèrmics (porositat, densitat, conductivitat hidràulica, capacitat calorífica específica, difusivitat tèrmica i conductivitat tèrmica).
  • Integració de les noves dades adquirides per l’ajust i validació del model geològic voxet en 3D mitjançant la inversió geofísica de dades gravimètriques. Aquesta fase, realitzada amb el programari 3DGeomodeller® (versió 4.0.5, Intrepid Geophysics) consisteix en calcular iterativament la probabilitat per cada cel.la del model voxet de correspondre a una determinada unitat litològica en funció de les propietats geofísiques i petrofísiques assignades inicialment fins aconseguir el millor ajust amb les dades geofísiques mesurades.  Aquest procediment estocàstic permet la validació del model geològic.
  • Construcció del model termal en 3D. El mòdul “Forward Model Temperature” del programari 3DGeomodeller® s’ha utilitzat per construir un model de tipus conductiu en règim estacionari inferint així la distribució de temperatures del subsol validada amb les dades puntuals prèvies disponibles, fixant una condició de contorn de tipus Dirichlet (1r tipus) a la base del model establerta a 7 km obtinguda del model litosfèric de Catalunya publicat al GeoÍndex Geotermia Profunda. Per tenir en compte l’anàlisi de la incertesa dels paràmetres tèrmics, es va tenir utilitzar l’algoritme “Parameter Sweep - Heat resource uncertainty”.
  • A partir del model geològic ajustat i termal 3D en format voxet, s’ha efectuat el càlcul del potencial geotèrmic de GLF utilitzant l’eina 3DHIP-Calculator (Piris et al., 2020), una aplicació desenvolupada amb el llenguatge de programació Matlab i compilada per Windows que permet el càlcul estocàstic mitjançant el mètode volumètric o Heat In Place (HIP) (Muffler and Cataldi, 1977; Muffler, 1979) obtenint la funció de distribució del recurs disponible en 2D i 3D (en PJ/Km2 o MJ/m3) per diferents probabilitats (P10, P50 i P90).

 

Blocs 3D de construcció del model geotermal

Construcció del model geotermal en 3D. Integració de la informació geològica disponible, superfícies geològiques i estructurals preliminars del model geològic en 3D i model litològic resultant de la inversió geofísica realitzada per aproximació estocàstica.

 

 

Resultats obtinguts

Les principals conclusions obtingudes per la zona pilot de la Fossa de l’Empordà han estat les següents:

  • El gruix de l’aqüífer de GLF, és variable dins l’àmbit d’estudi entre 20 i 265 metres. El sostre d’aquest aqüífer en la ubicació dels pous Jafre i Girona 2 es troba a uns 1000 metres de profunditat i s’aprofundeix cap al nord fins els 2725 m.
  • La temperatura estimada de l’aqüífer de GLF en l’àmbit d’estudi és d’entre 20 i 135ºC. A 1000 metres de fondària en la localització del pou Jafre la temperatura de l’aqüífer és de 53.5 ºC.
  • Els resultats obtinguts amb l’eina 3DHIP-Calculator (Piris et al., 2020) indiquen que l’energia emmagatzemada de GLF dins l’àmbit d’estudi és de 12910 PJ (P90, probabilitat alta), 14820 PJ (P50, probabilitat mitjana) o 16730 PJ (probabilitat baixa).
  • A partir de les dades disponibles del pou Jafre, s’ha estimat que el coeficient teòric de recuperació (Rg) és d’uns 0.103 i per tant, l’energia teòricament recuperable assumint aquest valor per la totalitat de l’aqüífer modelat seria de 1329,7 PJ (P90, probabilitat alta), 1526,46 PJ (P50, probabilitat mitjana) o 1723,19 PJ (probabilitat baixa).
  • El model geotermal 3D final obtingut mostra que les condicions geotèrmiques de l’aqüífer en direcció oest i cap a les parts on aquest s’aprofundeix i és més potent podrien ser més favorables per la localització de d’aprofitaments geotèrmics amb un sistema de doblets, en lloc de la posició del pou Jafre. Aquest es troba en un alt estructural limitat per falles que actuen de barreres hidràuliques tal i com va demostrar els assaigs efectuats l’any 2003, fet que podria comprometre la sostenibilitat de l’explotació d’aquest pou a llarg termini.

Els resultats del projecte a la zona pilot de la Fossa de l’Empordà es poden obtenir a partir de la descàrrega de les capes d'informació en fitxer comprimit, que inclou:

  • La profunditat del sostre de la unitat aqüífera GLF.
  • El gruix de la unitat aqüífera objectiu GLF.
  • Distribució de la temperatura del subsol al sostre de la unitat aqüífera GLF.
  • L’energia emmagatzemada a la unitat aqüífera GLF (PJ/Km2) calculada estocàsticament amb el mètode HIP per les probabilitats P10, P50 i P90.

El model geotermal incloent les superfícies litològiques i estructurals, la distribució de temperatura i els resultats del càlcul del potencial geotèrmic de la unitat GLF per diferents probabilitats (P19, P50 i P90) també es poden consultar i descarregar a través del ICGC Geoíndex – Visor 3D de recursos geològics.
 


  

Des del web oficial del projecte GeoERA HotLIME, es poden consultar i descarregar els resultats generals i documents següents:

 

Referències

Projecte GeoERA HotLIME. Accés a tots els resultats i deliverables del projecte. https://geoera.eu/projects/hotlime6/.

Herms, I.; Colomer, M.; Diepolder, G.; Piris, G.; Arnó, G.; Gómez-Rivas, E.; Gabàs, A.; Cantarero, I.; Bellmunt, F.; Travè, A.; Macau, A.; Griera, A.; Benjumea, B.; Sedano, J.; Figueras, S.; Martín-Martín, J.D.; Bover-Arbal, T.; Healy, D. (2021). 3D Modeling and Geothermal Potential Assessment of a Fractured Carbonate Reservoir in the South-Eastern Pyrenees (the Empordà Case Study in NE Catalonia - GeoERA HotLime Project). Proceedings World Geothermal Congress 2020. Reykjavik, Iceland, April 27 – May 1, 2021. https://www.geothermal-energy.org/cpdb/record_detail.php?id=33443

Diepolder, G.; Borovic, S.; Herms, I. and The HotLime Team (2020). HotLime – Mapping and Assessment of Geothermal Plays in Deep Carbonate Rocks. Proceedings World Geothermal Congress 2020+1. Reykjavik, Iceland, April - October (2021). https://www.geothermal-energy.org/cpdb/record_detail.php?id=33155.

Herms, I.; Tayà, J.R. (2022). Projecte GeoERA HotLIME: Avaluació del potencial de l’energia geotèrmica en reservoris carbonàtics profunds a Europa. El cas d’estudi a la conca del Baix Empordà (Catalunya). Trimestral d'RDI (#44). Volum Notícies, 2022. https://rdi.dtes.scipedia.com/s/Herms_Rubert_Taya_2022a.

Mijnlieff, H.F.; Obdam, A.N.M.; van Wees J.D.A.M.; Pluymaekers, M.P.D.; Veldkamp, J.G. (2014). DoubletCalc 1.4 manual. English version for DoubletCalc 1.4.3. Netherlands Organisation for Applied Scientific Research (TNO), 53 p.

Muffler, L.; Cataldi, R. (1978): Methods for Regional Assessment of Geothermal Resources. Geothermics, 7: 53-89. https://doi.org/10.1016/0375-6505(78)90002-0.

Muffler, L. (1979). Assessment of Geothermal Resources of the United States - 1978. Arlington, VA: U.S. Geological Survey. Report No.: Circular 790. https://doi.org/10.3133/cir790.

Pallí, Ll. (1972). Estratigrafía del Paleógeno del Empordà y zones limítrofes. Publicaciones de Geología de la Universidad Autónoma de Barcelona, Bellaterra, 338 p.

Piris, G.; Herms, I.; Griera, A.; Gómez-Rivas, E.; Colomer, M. (2020). 3DHIP-Calculator (v1.1) [Software]. ICGC, UAB. CC-BY 4.0.

Puig, C.; Serra, L.; Marzan, I.; Fernández, M.; Berástegui, X. (2013). El Atlas de geotermia de Cataluña: Un instrumento en Evolución. Congreso Aspectos Tecnológicos e Hidrogeológicos de la Geotermia. Asociación Internacional de Hidrogeólogos-Grupo Español. pp. 227-237.

Saula, E.; Picart, J.; Mató, E.; Llenas, M.; Losantos, M.; Berástegui, X.; Agustí, J. (1996): Evolución geodinámica de la fosa del Empordà y las Sierras Transversales. Acta geológica hispánica, 29(2-4): 55-75. https://raco.cat/index.php/ActaGeologica/article/view/75472/98282 .

Serra-Kiel, J.; Travé, A.; Mató, E.; Saula, E.; Ferràndez-Cañadell, C.; Busquets, P.; Tosquella, J.; Vergés, J. (2003): Marine and Transitional Middle/Upper Eocene Units of the Southeastern Pyrenean Foreland Basin (NE Spain). Geologica Acta 1 (2), 177-200. https://doi.org/10.1344/105.000001609 .

Tassone, A.; Roca, E.; Muñoz, J.A.; Cabrera, L.; Canals, M. (1994): Evolución del sector septentrional del margen continental catalán durante el Cenozoico. Acta Geològica Hispànica, 29(2): 3-37. http://hdl.handle.net/2445/33822.

UNECE & IGA (2016). Specifications for the application of the United Nations Framework Classification for Fossil Energy and Mineral Reserves and Resources 2009 (UNFC 2009) to Geothermal Energy Resources. United Nations Framework Classification for Fossil Energy and Mineral Reserves and Resources and International Geothermal Association. 28 p., Geneva.

Veldkamp, J.G.; Pluymaekers, M.P.D.; van Wees, J.D.A.M. (2015). DoubletCalc 2D 1.0 User Manual. TNO, R10216, 38 pp.