• Imprimeix

Model geotermal en 3D de la Fossa del Camp

Avaluació dels recursos geotèrmics profunds disponibles als reservoris mesozoics de la Fossa del Camp

L’ICGC genera informació de base sobre la naturalesa i estructura del subsol en 3D per contribuir als futurs reptes que els escenaris de canvi climàtic ens plantegen en termes d’abastament d’aigua i descarbonització.

És per això que en el marc del projecte GeoEnergia: Geotèrmia Profunda (GeoEnergia-GP) que té per objectiu avançar cap a la quantificació dels recursos energètics de base disponibles a Catalunya l'ICGC ha desenvolupat i publicat el Model geotermal en 3D de la Fossa del Camp.

Aquest àmbit és conegut per l’existència de recursos geotèrmics d’origen profund i està identificat i classificat en el document "Recursos Geotèrmics d'Origen Profund a Catalunya (RGOPCat): síntesi del seu potencial” (ICGC, 2022). S’hi reconeixen dos tipus principals de reservoris potencials:

  • Reservoris associats a anomalies hidrotermals relacionats amb les zones de falla al marge de la conca (Falla del Camp) com per exemple l’anomalia termal situada entre Montbrió del Camp, Botarell i Riudecanyes on es troben aigües termals a 80 °C a tan sols 100 m de profunditat.
  • Reservoris sedimentaris profunds associats als aqüífers mesozoics del centre de la conca extensiva neògena.

El Model geotermal en 3D de la Fossa del Camp que es presenta, avalua la quantitat d’energia emmagatzemada o potencial geotèrmic profund [MJ/m3] dels reservoris sedimentaris profunds associats als aqüífers mesozoics del centre de la conca mitjançant l’ús del mètode volumètric USGS "Heat-In-Place" (HIP) en 3D i a partir d'una aproximació estocàstica. D’aquesta manera els resultats s'expressen amb tres probabilitats d’ocurrència: 10% de HIP (P10), 50% de HIP (P50) i 90% de HIP (P90).

Els reservoris modelitzats

La Fossa del Camp forma part d'un conjunt de conques extensives orientades al SW-NE de les Serralades Litorals Catalanes. La conca té una geometria de semigraben fortament inclinada cap al seu marge NW, on està limitada per la falla del Camp. Sota el rebliment sedimentari neogen de la conca, que té un gruix màxim d'uns 2500 m prop de les poblacions de Cambrils i Montbrió del Camp, es troben els dipòsits carbonatats i sedimentaris mesozoics i el substrat Paleozoic o basament.

Per les seves característiques hidrogeològiques favorables a la seva explotació, dins la sèrie mesozoica s’han considerat els següents quatre reservoris potencials:

  • Aqüífer Juràssic format per bretxes dolomítiques, dolomies i calcàries fracturades i carstificades.
  • Aqüífer del Triàsic mig-superior o fàcies Muschelkalk superior (M3)* format per dolomies i calcàries taulejades a massives fracturades.
  • Aqüífer del Triàsic mig Muschelkalk inferior (M1)* format per dolomies i calcàries margoses fracturades.
  • Aqüífer del Triàsic inferior-mig Buntsandstein (B1)* format per gresos i conglomerats.

Aquests materials van ser perforats en el sondeig profund d’investigació petrolier Reus-1 (Echánove et al., 1976) de 2228 m de profunditat on es van mesurar temperatures de 49 ºC i 52 ºC a 762 i 2015 m de profunditat respectivament. No es disposa de la informació dels sondeigs d’hidrocarburs executats posteriors: Reus-2 i Reus-3 (MITECO, 2016). La perforació del sondeig Reus-1 (Echánove et al., 1976), va posar de manifest l‘existència d’un recurs geotèrmic profund associat als diversos reservoris.

(*) Terminologia utilitzada en el Visor 3D de Recursos Geològics i en la documentació associada (document d’especificacions i informe tècnic explicatiu del model geotermal en 3D de la Fossa del Camp)
ICGC Geoíndex - Visor 3D de recursos geològics
Visor 3D de recursos geològics

Guia d’ús del visor (PDF)

Model geotermal en 3D de la Fossa del Camp

Especificacions del Model 3D geotermal de la Fossa del Camp v1.0 (18.07.2923) (PDF)

Metadades del Model 3D geotermal de la Fossa del Camp

Avaluació dels recursos geotèrmics profunds als reservoris mesozoics de la Fossa del Camp (Desembre 2023)

Informe tècnic TR-0001/23 (PDF; 6,7 MB)

Evaluation of deep geothermal resources in the Mesozoic reservoirs of the Fossa del Camp (December 2023)

Technical report TR-0001/23 (PDF; 6,6 MB)

Composició amb mapa geològic, fotografies de fàcies, tall geològic i columna litològic del sondatge Reus-1

Mapa geològic de la Fossa del Camp; afloraments de les fàcies B1 (A), M1 (B), M3 (C) i vista de paisatge de roques carbonàtiques del Juràssic (D); tall geològic del subsol de la Fossa del Camp i columna litològica del sondatge Reus-1 (modificat d'Echánove et al., 1976).


Construcció del model geotermal en 3D

La construcció del model geòlògic 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 3DGeomodeller® (versió 4.0.8, Intrepid Geophysics) per construir les principals superfícies litològiques i estructurals i diversos talls geològics.
  • Integració de dades gravimètriques i magnètiques per l’ajust i validació del model geològic voxet en 3D mitjançant la inversió de dades geofísiques. Aquesta fase, realitzada amb el programari 3DGeomodeller® (versió 4.0.8, 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 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 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 cadascun dels quatre reservois identificats 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).
  • Finalment, el programari SKUA-GOCAD® (versió 21 Paradigm) s’ha utilitzat per obtenir el model geològic complet en 3D, les superfícies estratigràfiques i estructurals i el model voxet equivalent.

 

Construcció del model geològic 3D per al càlcul del potencial geotèrmic profund: integració, model previ i model pos-procés

Construcció del model geològic 3D per al càlcul del potencial geotèrmic profund: integració de la informació geològica disponible, model previ a la inversió geofísica i obtenció del model geològic més probable un cop realitzada la inversió.


Resultats i conclusions

El model geotermal incloent les superfícies litològiques i estructurals, la distribució de temperatura i els resultats del càlcul del potencial geotèrmic pels quatre reservoris modelitzats i per diferents probabilitats (P10, P50 i P90) es poden consultar i visualitzar a l'ICGC Geoíndex – Visor 3D de recursos geològics.

  • Aqüífer Juràssic: es troba a una fondària de fins a 3300 m i presenta un gruix en la vertical de fins a 800 m, i puntualment arriba als 1270 m. La temperatura al sostre d’aquesta unitat arribaria als 81 ºC a l’extrem SW de l’àmbit modelat. Els valors d’energia emmagatzemada varien entre 0 i 183 PJ/km2 amb dos màxims situats a sota els municipis de Cambrils, Vinyols,  Riudoms i Reus al sud i sota el municipi de Valls al nord. 
    Mapa de distribució de l’energia emmagatzemada a l’aqüífer Juràssic (PJ/Km2) amb una probabilitat d’ocurrència del 50%, distribució de la temperatura i distribució dels valors de temperatura modelada del reservori.

    Mapa de distribució de l’energia emmagatzemada en forma de calor a l’aqüífer Juràssic (PJ/Km2) amb una probabilitat d’ocurrència del 50%, vista 3D de la distribució de la temperatura del reservori i histograma de distribució dels valors de temperatura modelada del reservori.


  • Aqüífer del Triàsic mitjà o fàcies Muschelkalk superior (M3): es troba a una fondària de fins a 3665 m. La temperatura al sostre d’aquesta unitat arribaria als 104 ºC tenint en compte el model de temperatures generat amb un gradient mitjà normal al voltant dels 2.5 ºC/100 m en el punt on aquesta unitat se situa a major profunditat. Els valors d’energia emmagatzemada varien entre 0 i 65 PJ/km2  amb dos màxims situats a sota els municipis de Cambrils, Vinyols,  Riudoms i Reus al sud i sota el municipi de Valls al nord.
    Mapa de distribució de l’energia emmagatzemada a l’aqüífer Triàsic mitjà M3 (PJ/Km2) amb una probabilitat d’ocurrència del 50%, distribució de la temperatura i distribució dels valors de temperatura modelada del reservori.

    Mapa de distribució de l’energia emmagatzemada a l’aqüífer Triàsic mitjà M3 (PJ/Km2) amb una probabilitat d’ocurrència del 50%, vista 3D de la distribució de la temperatura del reservori i histograma de distribució dels valors de temperatura modelada del reservori.


  • Aqüífer del Triàsic mitjà Muschelkalk inferior (M1): es troba a una fondària de fins a 3900 m. La temperatura al sostre d’aquesta unitat arribaria als 113 ºC coincidint amb el punt on aquesta unitat se situa a major profunditat. Els valors d’energia emmagatzemada varien entre 0 i 56 PJ/km2  amb dos màxims situats a sota els municipis de Cambrils, Vinyols,  Riudoms i Reus al sud i sota el municipi de Valls al nord.
    Mapa de distribució de l’energia emmagatzemada a l’aqüífer Triàsic mitjà M1 (PJ/Km2) amb una probabilitat d’ocurrència del 50%, distribució de la temperatura i distribució dels valors de temperatura modelada del reservori.

    Mapa de distribució de l’energia emmagatzemada a l’aqüífer Triàsic mitjà M1 (PJ/Km2) amb una probabilitat d’ocurrència del 50%, vista 3D de la distribució de la temperatura del reservori i histograma de distribució dels valors de temperatura modelada del reservori.


  • Aqüífer més profund del Triàsic inferior Buntsandstein (B1): es troba a una fondària de fins a 4350 m. La temperatura al sostre d’aquesta unitat arribaria als 116 ºC. Els valors d’energia emmagatzemada varien entre 0 i 90 PJ/km2 amb dos màxims situats a sota els municipis de Cambrils, Vinyols,  Riudoms i Reus al sud i sota el municipi de Valls al nord.
    Mapa de distribució de l’energia emmagatzemada a l’aqüífer Triàsic inferior B1 (PJ/Km2) amb una probabilitat d’ocurrència del 50%, distribució de la temperatura i distribució dels valors de temperatura modelada del reservori.

    Mapa de distribució de l’energia emmagatzemada a l’aqüífer Triàsic inferior B1 (PJ/Km2) amb una probabilitat d’ocurrència del 50%, vista 3D de la distribució de la temperatura del reservori i histograma de distribució dels valors de temperatura modelada del reservori.


  • La zona de major potencial dins la Fossa del Camp se situa a la meitat sud de l’àmbit modelat on els diferents reservoris identificats assoleixen els seus valors màxims d’energia emmagatzemada (al voltant de 183 PJ/km2 per l’aqüífer juràssic, de 56-65 pels aqüífers del Triàsic mitjà i d’uns 90 PJ/km2 per l’aqüífer Triàsic inferior).
  • A la meitat nord aproximadament sota el municipi de Valls, el potencial és també elevat amb valors màxims inferiors de fins a 68 (al voltant de 68 PJ/Km2 per l’aqüífer juràssic, de 9-30 pels aqüífers del Triàsic mitjà i d’uns 31 PJ/m2 per l’aqüífer Triàsic inferior).
  • El model geotermal i el càlcul del potencial per a cada un dels quatre reservoris identificats mostra com aquest recurs es podria trobar distribuït al llarg de la Fossa del Camp i l’existència d’un potencial geotèrmic significativament elevat a la meitat sud de l’àmbit d’estudi on, per l’aprofundiment de les unitats litològiques, s'assoleixen les temperatures més elevades. Aquest sector es troba sota els municipis de Cambrils, Vinyols, Riudoms i Reus.
  • El recurs disponible en aquest sector podria ser explotat per a usos tèrmics directes mitjançant sistemes doblets/triplets (pou d’explotació i pous d’injecció) a fondàries en funció del reservori objectiu, tant per usos industrials i/o en xarxes de climatització urbana. En funció de la temperatura del reservori l’ús podria ser directe o bé recolzat amb bombes de calor aigua-aigua d’alta temperatura industrials per acabar de cobrir les necessitats de la demanda.
  • L’avaluació del potencial geotèrmic té una incertesa associada derivada de l’escassa disponibilitat de dades de partida. Conseqüentment, els resultats s’han de prendre com a preliminars fins que es promogui la realització d’estudis d’investigació que minimitzin els riscos associats a l’explotació d’aquest recurs.

Recursos

Visualització i format de les dades

 

Referències