Modelo geotermal en 3D de la Fosa del Camp

Mapa geológico de la Fosa del Camp; afloramientos de las facies B1 (A), M1 (B), M3 (C) y vista de paisaje de rocas carbonáticas del Jurásico (D); corte geológico del subsuelo de la Fosa del Camp y columna litológica del sondeo Reus-1 (modificado de Echánove et al., 1976).

Construcción del modelo geotermal en 3D

La construcción del modelo geológico se ha desarrollado siguiendo las fases de trabajo siguientes:

• Integración de la información geológica previa disponible para la creación de un primer modelo geológico en 3D del ámbito de estudio utilizando el programa 3DGeomodeller® (versión 4.0.8, Intrepid Geophysics) para construir las principales superficies litológicas y estructurales y diversos cortes geológicos. 
• Integración de datos gravimétricos y magnéticos para el ajuste y validación del modelo geológico voxet en 3D mediante la inversión de datos geofísicos. Esta fase, realizada con el programa 3DGeomodeller® (versión 4.0.8, Intrepid Geophysics) consiste en calcular iterativamente la probabilidad para cada celda del modelo voxet de corresponder a una determinada unidad litológica en función de las propiedades petrofísicas asignadas inicialmente hasta conseguir el mejor ajuste con los datos geofísicos medidos. Este procedimiento estocástico permite la validación del modelo geológico.
• Construcción del modelo termal en 3D. El módulo “Forward Model Temperature” del programa 3DGeomodeller® se ha utilizado para construir un modelo de tipo conductivo en régimen estacionario infiriendo así la distribución de temperaturas del subsuelo validada con los datos puntuales previos disponibles, fijando una condición de contorno de tipo Dirichlet (1r tipo) en la base del modelo establecida a 7 km obtenida del modelo litosférico de Cataluña publicado al GeoÍndice Geotermia Profunda. Para tener en cuenta el análisis de la incerteza de los parámetros térmicos, se utilizó el algoritmo “Parameter Sweep - Heat resource uncertainty”.
• A partir del modelo geológico ajustado y termal 3D en formato voxet, se ha efectuado el cálculo del potencial geotérmico de cada uno de los cuatro reservorios identificados utilizando la herramienta 3DHIP-Calculator (Piris et al., 2020), una aplicación desarrollada con el lenguaje de programación Matlab y compilada por Windows que permite el cálculo estocástico mediante el método volumétrico o Heat In Place (HIP) (Muffler and Cataldi, 1977; Muffler, 1979) obteniendo la función de distribución del recurso disponible en 2D y 3D (en PJ/km2 o MJ/m3) para diferentes probabilidades (P10, P50 i P90).
• Finalmente, el programa SKUA-GOCAD® (versión 21 Paradigm) se ha utilizado para obtener el modelo geológico completo en 3D, las superficies estratigráficas y estructurales y el modelo voxet equivalente.

Construcción del modelo geológico 3D de partida para cálculo del potencial geotérmico profundo: integración de la información geológica disponible, modelo previo a la inversión geofísica y obtención del modelo geológico más probable una vez realizada la inversión.

Resultados y conclusiones

El modelo geotermal incluyendo las superficies litológicas y estructurales, la distribución de temperatura y los resultados del cálculo del potencial geotérmico para los cuatro reservorios modelizados y para diferentes probabilidades (P10, P50 y P90) se pueden consultar y visualizar en el ICGC Geoíndex – Visor 3D de recursos geològics.

• Acuífero Jurásico: se encuentra a una profundidad de hasta a 3300 m y presenta un espesor en la vertical de hasta 800 m, y puntualmente llega a los 1270 m. La temperatura en el techo de esta unidad llegaría a los 81 ºC en el extremo SW del ámbito modelado. Los valores de energía almacenada varían entre 0 y 183 PJ/km² con dos máximos situados debajo de los municipios de Cambrils, Vinyols,  Riudoms y Reus en el  sur y abajo el municipio de Valls en el norte.  
  

  Mapa de distribución de la energía almacenada en el acuífero Jurásico (PJ/km²) con una probabilidad de ocurrencia del 50%, vista 3D de la distribución de la temperatura del reservorio y histograma de distribución de los valores de temperatura modelada del reservorio. 

• Acuífero del Triásico medio o facies Muschelkalk superior (M3): se encuentra a una profundidad de hasta 3665 m. La temperatura en el techo de esta unidad llegaría a los 104 ºC teniendo en cuenta el modelo de temperaturas generado con un gradiente medio normal alrededor de los 2.5 ºC/100 m en el punto donde esta unidad se sitúa a mayor profundidad. Los valores de la energía almacenada varían entre 0 y 65 PJ/km² con dos máximos situados abajo de los municipios de Cambrils, Vinyols,  Riudoms y Reus en el sur y bajo del municipio de Valls en el norte. 
  

  Mapa de distribución de la energía almacenada en el acuífero Triásico medio M3 (PJ/km²) con una probabilidad de ocurrencia del 50%, vista 3D de la distribución de la temperatura del reservorio e histograma de distribución de los valores de temperatura modelada del reservorio. 

• Acuífero del Triásico medio Muschelkalk inferior (M1): se encuentra a una profundidad de hasta 3900 m. La temperatura en el techo de esta unidad llegaría a los 113 ºC coincidiendo con el punto donde esta unidad se sitúa a mayor profundidad. Los valores de energía almacenada varían entre 0 y 56 PJ/km²  con dos máximos situados debajo los municipios de Cambrils, Vinyols,  Riudoms y Reus en el sur y debajo el municipio de Valls en el norte. 
  

  Mapa de distribución de la energía almacenada en el acuífero Triásico medio M1 (PJ/km²) con una probabilidad de ocurrencia del 50%, vista 3D de la distribución de la temperatura del reservorio e histograma de distribución de los valores de temperatura modelada del reservorio.

• Acuífero más profundo del Triásico inferior Buntsandstein (B1): se encuentra a una profundidad de hasta 4350 m. La temperatura en el techo de esta unidad llegaría a los 116 ºC. Los valores de energía almacenada varían entre 0 y 90 PJ/km² con dos máximos situados debajo los municipios de Cambrils, Vinyols,  Riudoms y Reus en el sur y debajo el municipio de Valls en el norte. 
  

  Mapa de distribución de la energía almacenada en el acuífero Triásico inferior B1 (PJ/Km²) con una probabilidad de ocurrencia del 50%, vista 3D de la distribución de la temperatura del reservorio e histograma de distribución de los valores de temperatura modelada del reservorio. 

• La zona de mayor potencial dentro la Fosa del Camp se sitúa en la mitad sur del ámbito modelado donde los diferentes reservorios identificados alcanzan sus valores máximos de energía almacenada (alrededor de 183 PJ/km² para el acuífero jurásico, de 56-65 para los acuíferos del Triásico medio y de unos 90 PJ/km² para el acuífero Triásico inferior). 
• En la mitad norte aproximadamente debajo del municipio de Valls, el potencial es también elevado con valores máximos inferiores de hasta 68 (alrededor de 68 PJ/km² para el acuífero jurásico, de 30 para los acuíferos del Triásico medio y de unos 31 PJ/m² para el acuífero Triásico inferior). 
• El modelo geotermal y el cálculo del potencial para cada uno de los cuatro reservorios identificados muestra como este recurso se podría encontrar distribuido a lo largo de la Fosa del Camp y la existencia de un potencial geotérmico significativamente elevado a la mitad sur del ámbito de estudio donde, por la profundización de las unidades litológicas, se logran las temperaturas más elevadas. Este sector se encuentra debajo de los municipios de Cambrils, Vinyols, Riudoms y Reus. 
• El recurso disponible en este sector podría ser explotado para usos térmicos directos mediante sistemas dobletes/tripletes (pozo de explotación y pozos de inyección) a profundidades en función del reservorio objetivo, tanto para usos industriales y/o en redes de climatización urbana. En función de la temperatura del reservorio el uso podría ser directo o bien apoyado con bombas de calor agua-agua de alta temperatura industriales para acabar de cubrir las necesidades de la demanda.
• La evaluación del potencial geotérmico tiene una incerteza asociada derivada de la escasa disponibilidad de datos de partida. Consecuentemente, los resultados se han de tomar como preliminares hasta que se promueva la realización de estudios de investigación que minimicen los riesgos asociados a la explotación de este recurso.

Recursos

Visualización y formato de los datos

• Guia de l'ús de visor (PDF; catalán)

Referencias

• Arnó, G.; Herms, I.; Colomer, M.; Fleta, J.; Camps, V.; Conesa, A. (2022). Recursos Geotèrmics d’Origen Profund a Catalunya (RGOPCat): síntesi del seu potencial. ICGC Geoíndex – Geotèrmia profunda (Versió v1.0; ICGC, 2022). Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya.
• Echánove, I.; Núñez, A.; Piérard, H. (1976). Informe Geológico final del sondeo Reus-1. American Petrofina Exploration Company. 70 p. 
• ICGC (2023). Base de Dades Geofísica de Catalunya. 2013. Accessible online: https://www.icgc.cat/Administracio-i-empresa/Serveis/Geofisica-aplicada/Geoindex-Tecniques-geofisiques (Darrer accés el 7 de juliol de 2023).
• MITECO (2016). Sondeos de hidrocarburos. Listado numérico. Dirección General de política energética y minas. Subdirección General de Hidrocarburos. Ministerio de Energía, Turismo y Agenda Digital. Accesible online: http://www6.mityc.es/aplicaciones/energia/hidrocarburos/petroleo/exploracion2016/mapas/contenidos/pdf/Listado%20numerico%20sondeos.PDF.
• Piris, G.; Herms, I.; Griera, A.; Colomer, M.; Arnó, G.; Gomez-Rivas, E. (2021). 3DHIP-calculator-A new tool to stochastically assess deep geothermal potential using the heat-in-place method from voxel-based 3D geological models. Energies: 14(21), 7338. https://doi.org/10.3390/en14217338.