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Informe Técnico
Modelo Integrado 3D del Sistema Geotérmico “Cerro Pabellón” al Término de la Etapa de Construcción
Numeral 9.25 RCA 086/2012 Modelo Integrado 3D del Centro de Rivera, 02 11/12 /18 Sistema Geotérmico de Cerro Excelencia GEO Cecioni, Volpi Volpi Volpi Pabellón (GDN-ENEL) REV. DATE DESCRIPTION PREPARED by Authors VERIFIED by VALIDATED by
Planta
Cerro Pabellón GROUP FUNCION TYPE ISSUER COUNTRY TEC PLANT SYSTEM PROGRESSIVE REVISION Unidades 1 y 2
Informe dirigido a la Autoridad Ambiental y
UTILIZATION SCOPE CLASSIFICATION: CONFIDENTIAL Servicios Relacionados (SERNAGEOMIN II - contexto RCA Co Pabellón 086/2012)
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ÍNDICE
1. RESUMEN ...... 3 2. INTRODUCCIÓN ...... 4 3. OBJETIVOS ...... 5 4. MATERIALES Y METODOS ...... 5 5. RESULTADOS EXPLORACION SUPERFICIAL: PRINCIPALES CONCEPTOS INTERPRETATIVOS ...... 6 6. RESULTADOS EXPLORACIÓN PROFUNDA: PRINCIPALES CONCEPTOS INTERPRETATIVOS ...... 10 6.1. Lito-estratigrafía y alteración hidrotermal ...... 11 6.2. Mediciones y pruebas en los pozos exploratorios ...... 14 7. DISCUSIÓN INTERPRETATIVA AL TÉRMINO DE LAS ETAPAS DE EXPLORACIÓN ...... 16 8. RESULTADOS DE LA ETAPA DE CONSTRUCCIÓN: LOS POZOS PERFORADOS ...... 19 8.1. POZO CP-3: resumen de actividad y principales resultados ...... 21 8.2. POZO CP-5: resumen de actividad y principales resultados ...... 23 8.3. POZO CP-5A: resumen de actividad y principales resultados ...... 25 8.4. POZO CP-10: resumen de actividad y principales resultados ...... 28 8.5. POZO CP-4A: resumen de actividad y principales resultados ...... 30 8.6. POZO CP-1A: resumen de actividad y principales resultados ...... 32 8.7. POZO CP-6: resumen de actividad y principales resultados ...... 33 8.8. POZO CP-6A: resumen de actividad y principales resultados ...... 35 8.9. POZO CP-2A: resumen de actividad y principales resultados ...... 38 8.10. POZO CP-2B: resumen de actividad y principales resultados ...... 40 8.11. RESULTADOS DE ANALISIS GEOQUÍMICAS DE LOS FLUIDOS DE LOS POZOS ...... 42 9. DISCUSIÓN GENERAL ...... 45 9.1. Aspectos geológicos...... 45 9.1.1. Estratigrafía, volcanología y tectónica y su relación con el sistema geotérmico ...... 45 9.1.2. Alteración hidrotermal ...... 52 9.2. Temperaturas, alteración hidrotermal y magnetotelúrica ...... 55 9.2.1. Distribución 3D de las temperaturas ...... 55 9.2.2. Distribución 3D de la alteración hidrotermal ...... 56 9.2.3. Síntesis interpretativa de la magnetotelúrica (3DMT) ...... 57 9.2.4. Correlación entre los tres parámetros arriba descritos ...... 58 9.3. Modelo conceptual 3D del campo geotermico ...... 61 10. CONCLUSIONES ...... 64 11. REFERENCIAS ...... 66
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1. RESUMEN
El sistema geotermico Co Pabellón es históricamente conocido en la literatura científica geológica chilena desde los años 90 cuando ENAP y CODELCO juntos con consultores geotérmicos norteamericanos ejecutaron los primeros estudios de carácter geológico y geoquímico. Más adelante (inicio de los años
2000) ENAP y CODELCO, a la época los 2 socios de Geotérmica del Norte S.A. (antes de la entrada de
ENEL como socio mayorista) completaron también algunos trabajos de carácter geofísico. Sin embargo, ningún pozo fue perforado en estas etapas preliminares.
Con el ingreso de Enel como socio mayorista en GDN en 2006, se completó la etapa de estudio de exploración de superficie incluyendo una detallada campaña de geofísica magnetotelúrica 3D (120 estaciones) y la perforación de un pozo somero “tipo corehole, terminado en 3 pulgadas” que alcanzó los
560 m de profundidad. Este pozo dio excelentes resultados con más de 210 ºC de temperatura a muy baja profundidad. Con datos tan alentadores, GDN evaluó y aprobó internamente una etapa de exploración profunda a llevarse a cabo mediante 4 pozos de diámetro comercial (terminados en 7” o 9” y 5/8) que igualmente dieron éxito positivo tanto para fines de producción que de reinyección. Estos pozos fueron denominados CP-1, CP-2, CP-3 y CP-4 y completados entre 2009 y 2010.
Al obtener la resolución de calificación ambiental para la construcción de una planta geotermoeléctrica
(RCA 086/2012 “Central Geotérmica Cerro Pabellón”) y habiendo llevado a cabo al mismo tiempo una evaluación técnico-económica del proyecto que demostró su rentabilidad a 30 años, GDN en 2015 inició los trabajos de construcción de 9 pozos adicionales (tanto de reinyección que de producción, CP-
1A, CP-2A, CP-2B, CP-4A, CP-5, CP-5A, CP-6, CP-6A y CP-10), del sistema de acarreo de los fluidos, del sistema de separación liquido-vapor y de 2 módulos geotermoeléctricas modelo ORMAT a ciclo binario de 24 MWe cada uno. Los trabajos de construcción terminaron en este año 2018 y la planta está siendo probada en estos meses en un periodo de “commissioning & start up” para poder entrar en operación a principio de 2019.
En el presente informe, de carácter más bien científico, se han sintetizado los pasos que desde las primeras etapas exploratorias - mediante un modelo “step by step” - llevaron a poder perforar los pozos profundos, examinar los datos y finalmente construir la planta. El informe se enfoca sobre los datos científicos que se pudieron levantar en las diferentes etapas (etapas exploratorias y etapa de construcción), su significado y su aporte al modelo conceptual tridimensional (3D) del sistema geotermico
Cerro Pabellón, según cuanto solicitado en el numeral 9.25 de la RCA 086/2012.
El proyecto ha sido un éxito para GDN con todos los 13 pozos perforados que han resultado exitosos tanto en términos de producción que de reinyección y con muchos datos científicos tomados que han permitido delinear los principales rasgos interpretativos del sistema, elemento fundamental para el conocimiento y correcta cultivación en el tiempo del yacimiento geotermico Co Pabellón. En el informe se presentan varias figuras extractas del modelo 3D, ejecutado mediante software específico - come mejor se detalla más delante – y juntando todos los datos científicos a disposición de GDN.
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2. INTRODUCCIÓN
El sistema geotérmico Cerro Pabellón y la homónima planta geotermo-eléctrica construida por Geotérmica del Norte S.A. (GDN) entre 2015 y 2018 se ubican en el área de la Concesión Geotérmica “Apacheta”. Esta concesión se encuentra en el norte de la II Región de Chile, en la Cordillera de Los Andes, unos 120 km al NE de Calama. El sector está dominado por una estructura tipo “graben”, conocido en literatura como Graben Pabelloncito o “de Apacheta”, evidente también en las fotos aéreas e imágenes satelitales (Fig. 1, en rojo la concesión geotérmica). Entre 2006 y 2010 Geotérmica del Norte condujo en la zona diferentes estudios de carácter exploratorio que culminaron en la perforación de 5 pozos: 1 pozo de diámetro reducido (el corehole PexAp-1 de 560 m de profundidad) y 4 pozos de gran diámetro (denominados CP-1, CP-2, CP-3 y CP-4, terminados con diámetros entre 9-5/8 y 7 pulgadas y de profundidad variable entre 1130 y 2002 m). A raíz de los buenos resultados de estos 5 pozos, en la segunda mitad de 2015 GDN inició la construcción de una planta geotermoeléctrica compuesta por 2 módulos de ciclo binario de alta entalpía, de 25 MWe brutos cada uno. Durante la Construcción, para llegar a disponer de la suficiente capacidad productiva y reinyectiva, adicionalmente a los 4 pozos ya perforados en la Etapa de Exploración, se perforaron otros 9 pozos de diámetro similar, cuya profundidad final varía entre los 452 y 2973 m (pozos CP-1A, CP-2A, CP-2B, CP- 4A, CP-5, CP-5A, CP-6, CP-6A y CP-10).
Chac Inca
Cerro Apacheta Domo Pabellón
Cordón de Inacaliri Concesión Explotación
Figura 1. La zona de “Apacheta – Co. Pabellón” vista por Google Earth. Muy notorio el Graben Pabelloncito o “de Apacheta”.
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En el presente informe se sintetizan los principales resultados obtenidos en las Etapas Exploratorias y se detalla como la información adicional obtenida en la Etapa de Construcción ha permitido mejorar el modelo conceptual 3D del sistema geotérmico de Cerro Pabellón.
3. OBJETIVOS
El objetivo del presente informe es compartir con la Autoridad Ambiental, en especial modo con
SERNAGEOMIN, todo el conocimiento científico adquirido a la fecha sobre el sistema geotermico Cerro Pabellón, según cuanto solicitado en el numeral 9.25 de la RCA 086/2012 "Con respecto al estudio geológico, el titular deberá, con la información levantada y caracterizada, entregar un modelo tridimensional (3D), donde se incluya una descripción técnica de la formación del sistema estructural, ubicando las fallas y avales técnicos respectivos”. Este objetivo ha sido perseguido por GDN juntando toda la información disponible y sus principales conceptos interpretativos en un modelo conceptual tridimensional, elaborado mediante software específico y descrito detalladamente a continuación.
4. MATERIALES Y METODOS
Todos los estudios, métodos y materiales usados en las distintas etapas que han progresivamente llevado a la perforación de un total de 13 pozos para producción y reinyección y a la construcción de la Planta Geotérmica Cerro Pabellón siguen el estándar comúnmente usado en la industria geotérmica y son ampliamente descritos en amplia literatura especifica (ver referencias al numeral 11 del presente informe). Sin embargo, para fines de mejor comprensión de los párrafos del presente informe se sintetiza cuanto sigue:
Los estudios geológicos fueron ejecutados mediante varias campañas de terreno tanto con fines volcanológico-estratigráfico que estructural, pero también mediante numerosos análisis de sensores remotos como fotos aéreas e imágenes satelitales.
Los estudios geoquímicos tienen como etapa importante la prolijidad de la adquisición del fluido hidrotermal, tanto en las manifestaciones naturales, que desde el cabezal de los pozos perforados. Instrumentos estándares tipo pH-metros, conductivimetros, termómetros, mangueras de goma, “serpentinas a condensación” y otro material de fabricación especifica ENEL fueron utilizadas en terreno. Los análisis de laboratorio fueron “cruzados” entre 3 institutos: el CEGA (U. de Chile), el
laboratorio SERNAGEOMIN y el Laboratorio Enel de Larderello, Italia.
Los estudios geofísicos se concentraron principalmente en la magnetotelúrica 3D, en este caso mediante un contrato externo asignado a Schlumberger Ltda. La metodología es la típica para estudios de resistividad eléctrica del subsuelo, ampliamente usada también en ambiente minero. Se enfoca sobre calcular el valor de resistividad mediante adquisición de la variación en el tiempo del campo electromagnético terrestre y de las corrientes que tales variaciones inducen en el subsuelo.
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Los pozos fueron perforados con equipo con especificaciones muy similar a las de la industria del petróleo, solamente adaptado para altas temperaturas de operación en reservorio geotermico y para las bajas temperaturas ambientales de Cerro Pabellón (equipo “winterizado”). Se trata de pozos telescópicos (con diámetros de 23” o 30” en superficie y que van terminados en 7” o 9” y 5/8) ejecutados mediante taladro según la técnica a destrucción de núcleo (sin recolección de testigos). Cada etapa (fase o diámetro) es entubada y cementada para evitar contaminación con las napas superficiales. Solo una vez que los pozos han penetrado el reservorio el agujero quede revestido
por tubería ranurada, claramente no cementada.
Las mediciones de temperatura en pozo, así como las mediciones de permeabilidad se ejecutaron mediante especificas sondas electrónicas (Modelo Kuster) bajadas mediante un winche a las diferentes profundidades de interés. A veces se trató de perfiles continuos desde la superficie hasta el fondo de los pozos (por ejemplo en las mediciones de temperatura y presión). En otras ocasiones fueron mediciones miradas en correspondencia de los niveles mayormente fracturados para la evaluación de su permeabilidad.
Las pruebas de producción se han hecho abriendo el pozo a la atmosfera, conectado con un silenciador y a un equipo que separa el vapor de la fase liquida, pudiendo así medir el flujo de ambas fases a distintas presiones de cabezal y reconstruir las curvas características (Presión vs Flujo).
Finalmente, todos los datos y el material han sido procesados y juntados mediante software específico cuya licencia es de propiedad GDN (tal como Winglink de Schlumberger, ArcGIS y RockWorks 3D) eso para la visualización final del modelo tridimensional y la ilustración y discusión de los principales aspectos interpretativos.
Cabe recordar que muchos de los datos presentados a continuación son datos “directos”, como por ejemplo los recortes de roca de los pozos o las muestras de fluidos para análisis geoquímicos. Otros son datos indirectos, levantados desde la superficie (por ejemplo, la geofísica o los datos para el cálculo de la permeabilidad de los pozos). Claramente los datos directos tienen una confiabilidad mayor y los datos indirectos están sometidos a un mayor procesamiento e interpretación por parte del equipo técnico de GDN a cargo del proyecto. Sin embargo, el modelo 3D final presentado en los últimos capítulos del presente informe aparece robusto y coherente con los datos de producción de los pozos.
5. RESULTADOS EXPLORACION SUPERFICIAL: PRINCIPALES CONCEPTOS INTERPRETATIVOS
El sector cordillerano donde se emplaza el sistema geotérmico Co Pabellón corresponde, bajo el punto de vista geológico, al cordón volcánico local del Cenozoico Superior. La zona se ha formado por el volcanismo del Mioceno–Holoceno (Boric et al., 1990) y fue deformada durante el Cenozoico por dos eventos tectónicos principales: la fase compresiva Mioceno-Plioceno (13-1 Ma) con eje de máximo esfuerzo σ1 orientado ONO-ESE y la fase transcurrente Plioceno Superior - Cuaternario (2 Ma-presente)
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con eje de máximo esfuerzo σ1 orientado ENE-OSO (Allmendinger et al., 1997, Marrett et al., 1994). El sistema se encuentra además ubicado en el borde SO de la Zona de Falla Lípez (Riller et al., 2001; Ramelow et al., 2006). Los estudios conducidos por GDN, mediante interpretación de imágenes satelitales ASTER, modelos de topografía digital (DEM) y varias campañas en terreno se han focalizado en la delineación e interpretación de la gran estructura extensional del Graben Pabelloncito. Dicha estructura está representada por una zona (en parte) morfológicamente deprimida y orientada NO-SE. Se trata de un sector de aproximadamente unos 20 km de largo y 3-4 km de ancho segmentado por una serie de fallas secundarias de orientación aproximadamente NE-SO (Fig. 2, en color violeta).
Figura 2. Izquierda: Principales estructuras de la región (Andes Centrales, norte de Chile, detalles en el texto). Derecha: Lineamientos estructurales del área de Apacheta, basado en imágenes ASTER y estudios de terreno.
La configuración de este sistema estructural, limitado por fallas de borde con componente normal y el conjunto de fallas secundarias se explicaron - al término de la Exploración de Superficie - con un modelo de “flor negativa”, con eje de máximo esfuerzo σ1 Plioceno Superior – Cuaternario orientado NE-SO y que justificaría también la existencia de una cuenca de “pull-apart” correspondiente a la zona plana conocida como “Pampa Apacheta”. Todas estas estructuras han claramente afectado también la evolución morfológica del local Complejo Volcánico Apacheta-Aguilucho, que yace sobre la traza de la falla de borde SO del graben y que es cortado por ésta. Procesos de alteración hidrotermal asociados a este complejo volcánico han sido reconocidos en terreno. Toda esta actividad tectónica habría producido una zona de intensa fracturación, con condiciones favorables para la existencia de un “reservorio geotérmico en roca fracturada” ubicado principalmente en
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el subsuelo de la Pampa Apacheta. Dataciones radiométricas llevadas a cabo por GDN han evidenciado la presencia de un magmatismo no activo, pero reciente, en ambos bordes del Graben de Apacheta. Las manifestaciones más evidentes de esta actividad magmática (referencias en Fig. 1) son el domo “Cerro Pabellón” (80-130 ka; Renzulli et al, 2006), la Coulée o Lava Domo del volcán Apacheta o “Cerro Apacheta” (700±200 ka) y el complejo de domos “Chac-Inca” (140±80 ka).
La intersección de las fallas de borde SO del graben (de rumbo NO-SE) con las fallas secundarias de rumbo aparente NE-SO parece correlacionarse con la existencia de 2 fumarolas visibles en la cumbre del Cerro Apacheta. Estudios geoquímicos de los fluidos producidos por estas manifestaciones
(Aguilera, 2008), han demostrado sin embargo que se trata de fumarolas de origen volcánico, solo marginalmente relacionadas a la existencia del sistema geotérmico.
Estudios de difracción de rayos X realizados en muestras de rocas alteradas del Volcán Apacheta, mostraron también - por lo menos para el sector a cotas más elevadas - una impronta más bien volcánica que geotérmica, con importante presencia de minerales como alunita y natroalunita. Por otro lado, el sistema no tiene manifestaciones hidrotermales / geotérmicas visibles. Se piensa que el patrón de circulación de los fluidos profundos este mayormente asociado a la orientación principal del Graben de
Apacheta, con sentido de NO a SE como parecería también indicar la fuerte alteración hidrotermal de un posible outflow hacía del sector de los Cerros de Inacaliri (al SE del Graben, Fig. 1).
Los datos geofísicos de resistividad del modelo 3DMT (magnetotelúrica, 120 estaciones) muestran la presencia de 2 claras estructuras de interés geotérmico (Fig. 3):
A) Un marcado conductivo (de 1 - 5 ohm.m) sub-horizontal y superficial, que se piensa esté principalmente relacionado con la capa sello del sistema geotérmico que con la circulación de fluidos.
B) Un resistivo profundo con prevalente geometría de “cúpula” ubicado por debajo (o ligeramente hacia al este) del complejo volcánico Apacheta. Este último es interpretado como posible zona de “upflow” vertical de fluidos de alta temperatura (quizás con una mínima componente juvenil) movimientos ligados principalmente a fallas de alto ángulo muy escasamente interconectadas entre ellas.
El reservorio geotérmico en si (volumen con buena interconexión de fracturas y donde se desarrollan movimientos convectivos de fluidos) parece ser menos detectable por el MT. Esta falta de “visibilidad” estaría relacionada con el hecho que los fluidos calientes y salinos del reservorio (conductivos) en realidad logran bajar poco la resistividad total del “background resistivo” representado por la roja de caja propilitizada (interpretación 3DMT tipo “RDS” o “Rock Driven MT System”).
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Co Apacheta
Figura 3. Sección MT perpendicular al Graben de Apacheta a la altura del Co Pabellón. Se notan las estructuras conductivas y resistivas mencionadas en el texto. Una posible zona de mayor permeabilidad del reservorio (FDS, eléctricamente conductiva) podría “verse” sobre el background resistivo de la roja de caja
Sin embargo, en la zona Este del Graben, por debajo de la capa sello, podría identificarse un 3er elemento del modelo 3DMT o sea una “porción de reservorio” donde – por lo menos en parte - los fluidos calientes y salinos (conductivos, de 10 - 50 ohm.m) lograrían imponerse sobre el resistivo de la roca de caja (sector de la sección MT identificado en verde en la figura como “FDS” o “Fluid Driven MT System”).
Los alentadores resultados de los estudios geológicos y geofísicos dieron luz verde para la ejecución del primer pozo exploratorio, un pozo de diámetro reducido (tecnología corehole o “diamantina”) denominado PexAp-1. El pozo fue ubicado en la zona plana de la Pampa Apacheta, hacia el Noroeste del graben, unos 150 metros al sur del Domo Pabellón (Fig. 4). Diseñado para alcanzar el techo del reservorio según lo mostrado por la magnetotelúrica (unos 600-700 metros de profundidad en ese sector), en realidad este pozo fue terminado antes, a los 560 m de profundidad, en cuanto las temperaturas medidas en él eran muy altas y había preocupación por la eventual ocurrencia de un ”blowout”.
De base a techo, el pozo PexAp-1 confirmó la presencia de una mineralogía de alteración hidrotermal tipo “low sulfidation”, caracterizada por la presencia de una asociación de minerales de alteración de tipo propilítica (epidota + clorita + cuarzo + calcita), sobreyacida por una zona dominada por esmectitas, siendo ambas facies productos típicos de la circulación de fluidos clorurados de pH neutro
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(fluidos geotérmicos) con temperaturas menores a 320° C (Corbett and Leach, 1998). El pozo además identificó una importante anomalía térmica, con 216 ºC medidos a solamente 512 m de profundidad.
Estos resultados, integrados con la información de los estudios de superficie, permitieron avanzar con la planificación y ejecución de la sucesiva etapa de Exploración Profunda, a llevarse a cabo mediante 4 pozos de gran diámetro (o diámetro comercial geotérmico): CP-1, CP-2, CP-3 y CP-4.
6. RESULTADOS EXPLORACIÓN PROFUNDA: PRINCIPALES CONCEPTOS INTERPRETATIVOS
La ubicación de los pozos exploratorios de gran diámetro CP-1, CP-2, CP-3 y CP-4 es indicada en Fig. 4. La profundidad alcanzada por los pozos varía entre 1130 m (CP-3) y 2002 m (CP-2). El CP-1 termina a los 1861 m y el CP-4 a los 1775 (Fig. 5). Los principales resultados son discutidos a continuación.
Figura 4. Ubicación de los 4 pozos de exploración profunda y del corehole (diamantino) en el mapa topográfico.
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6.1. LITO-ESTRATIGRAFÍA Y ALTERACIÓN HIDROTERMAL
El análisis de los recortes y de las láminas delgadas ha permitido la identificación de diferentes unidades lito-estratigráficas. Las unidades reconocidas no representan necesariamente formaciones geológicas sino horizontes definidos en base a las litologías. Asociar las distintas unidades lito- estratigráficas reconocidas en pozo a formaciones reconocidas por la geología de superficie no puede ser llevado a cabo de manera precisa solamente en base a la litología y petrografía (necesitándose análisis adicionales tanto químicos como geo-cronológicos).
La integración de los datos de los pozos perforados en Exploración permitió reconocer 6 principales unidades lito-estratigráficas (Fig. 5):
1) Inconsolidados: consiste en grava polimíctica fina y arenas, no consolidadas, compuestas por fragmentos de lavas andesíticas, lava gris oscuro y parcialmente vítreas, escorias negras y rojas, tobas blancas ricas en pómez y cristales libres correspondientes a Qz, Pl, Hbl y Bt (unidad presente en todos los pozos: PexAp-1, CP-1, CP-2, CP-3 y CP-4).
2) Volcanitas Recientes: consiste en una secuencia superior de tobas vítreo-cristalinas, tobas de lapilli, escorias andesíticas, lavas andesíticas y lentes de areniscas y una secuencia inferior formada por una toba de lapilli, tufitas y areniscas de color pardo (unidad presente en todos los pozos: PexAp-1, CP-1, CP-
2, CP-3 y CP-4).
3) Brechas y Lavas Andesíticas: horizonte representado por una alternancia de brechas volcánicas y flujos de lavas. La parte alta es dominada por brechas con intercalaciones de lavas mientras el porcentaje de lava aumenta con la profundidad hasta a llegar a ser dominante. En general estas lavas muestran texturas porfíricas con fenocristales de Pl y Cpx en una masa fundamental que varía desde el micro- cristalino al vítreo (unidad presente en: PexAp-1, CP-1, CP-2 y CP-3, ausente en CP-4).
4) Tobas Líticas y/o Tufitas de Composición Andesítica: secuencia constituida por alternancias de tufitas y tobas líticas con menores intercalaciones de flujos de lava. Los materiales piroclásticos generalmente tienen colores que varían desde el blanco hasta el rojo y los fragmentos de cristales son representados por Q, Pl, Hbl. Las lavas son muy obscuras y muestran fenocristales de Pl y Cpx (unidad presente en: CP-1, CP-2 y CP-4, ausente en CP-3).
5) Tobas Dacíticas: nivel representado por una sucesión de tobas de biotita con distintos grados de litificación. Rocas de colores que varía del rosado al verde con fragmentos de cristales de Pl, Bt, Qz, así como fiammes. Intercalados en este nivel se reconocen secuencias de lavas dacíticas con cristales de Pl,
Bt y Qz (unidad presente en: CP-1, CP-2, CP-3 y CP-4).
6) Lavas Andesítico-Dacíticas: sucesión de lavas de color verde grisáceo a rojo. En el nivel es posible reconocer un horizonte de toba lítica entre los 1.630 y 1.680m de profundidad (sólo en CP-1).
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Cabe señalar que, con respecto a la “lito-estratigrafía tipo” en todas las unidades se reconocen algunas diferencias en función del especifico pozo analizado (lagunas, variaciones de espesor, etc.).
En particular, la secuencia de “Brechas y Lavas Andesíticas” fue perforada y reconocida exclusivamente en los pozos ubicados dentro del Graben de Apacheta (CP-1, CP2, CP3, PexAP-1), mientras la secuencia de “Toba Líticas y/o Tufitas de Composición Andesítica” se encontró solamente en los pozos CP-1, CP-2,
CP-4 y no en el pozo CP-3. El espesor de esta unidad es notable en el caso del CP-4, el único que en la etapa exploratoria fue ubicado afuera el graben.
Figura 5: Lito-estratigrafía reconocida en los pozos CP-1, CP-2, CP-3, CP-4 y PexAp-1, según la interpretación al final de la exploración profunda. Esta interpretación ha sido actualizada en la Fase de Construcción.
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Por otro lado, el estudio de la Alteración Hidrotermal permite identificar 3 principales asociaciones mineralógicas y 1 nivel de transición: a) Una facies superficial de Ceolitas y minerales Arcillosos (facies supérgena) b) Una facies dominada por Filosilicatos del grupo de las Esmectitas (facies argílica) c) Una facies de “transición” entre Filosilicatos e Inosilicatos (facies transicional) d) Una facies caracterizada por Inosilicatos (Epidota-Titanita) (facies propilítica)
En particular, como muestra la Fig. 6:
Figura 6: Principales asociaciones mineralógicas encontradas en los pozos CP-1, CP-2, CP-3 y CP-4, según la interpretación al final de la exploración profunda. Esta interpretación ha sido actualizada en la Fase de Construcción.
1) Los primeros 100-200 m de los pozos exploratorios muestran la presencia de ceolitas y minerales arcillosos que inicialmente rellenan las porosidades y progresivamente sustituyen la matriz. Las paragénesis asociadas con este nivel son generalmente estables a temperaturas < 120º C.
2) Desde los 200 hasta los 400-600 m (en el CP-1 y CP-2) y hasta los 800-1000 m (en los CP-3 y CP-4) los minerales arcillosos, pero sobretodo las esmectitas y los filosilicatos del grupo esmectita-clorita representan las principales fases de alteración hidrotermal. Este nivel, por el alto contenido de filosilicatos actúa generalmente como la capa-sello impermeable, eléctricamente muy conductiva, del
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sistema geotérmico. Las temperaturas asociadas a estas mineralogías son comprendidas entre 130 y 200º C aproximadamente.
3) Entre el nivel dominado por filosilicatos y el nivel más profundo caracterizado por Epidota, Titanita, Ilita y Clorita, en todos los pozos exploratorios fue encontrada una “zona de transición” con un espesor variable entre los 100 y los 250 m.
4) En el nivel más profundo la Epidota, Titanita, Ilita y Clorita son las fases más abundantes. Estas fases son típicas de la alteración propilítica y generalmente están asociadas con la zona del reservorio geotérmico y temperaturas > 220º C. Este nivel inicia alrededor de los 500 m en el pozo CP-1, de los 800 m en el pozo CP-2 para profundizarse en los pozos “más periféricos” del sistema - el CP-3 y el CP-4 - donde aparece alrededor de los 1000-1300 m de profundidad.
6.2. MEDICIONES Y PRUEBAS EN LOS POZOS EXPLORATORIOS
Perfiles de temperatura y test de inyectividad fueron ejecutados en los pozos CP-1, CP-2, CP-3 y CP-4 mientras pruebas de producción se llevaron a cabo en los CP-1 y CP-2.
En la Fig. 7 se reportan los perfiles de temperatura. Aquí abajo un resumen - por puntos - de los datos más significativos de cada pozo, tanto térmicos como de producción.
1) En el perfil estático de temperatura del pozo CP-1 (perfil realizado en marzo de 2010, 4 meses
después del término de su perforación), se visualizan los rasgos de un reservorio geotérmico con
convección (tramo vertical del perfil) que comienza a los 390-400 m de profundidad. La
temperatura máxima medida es de casi 260 °C y la zona fracturada principal del pozo se
encuentra a los 1.764 m. Mediante la ejecución de una prueba de inyección se calculó un índice
de inyectividad de 9 m3/h/bar, el cual indica buenas condiciones de permeabilidad. El flujo
promedio total registrado durante los 10 días de “prueba de producción” del pozo fue de unas
300 t/h de fluido total, con un título de vapor del 24 % y una presión de cabezal de 8 barA.
2) En el perfil estático de temperatura del pozo CP-2 (perfil realizado en noviembre de 2010, 5
meses después del término de su perforación), también se visualizan los rasgos de un reservorio
geotérmico. En este caso, la convección (tramo vertical del perfil) comienza a mayores
profundidades (unos 900-1000 m) indicando que el pozo se encuentra en una porción más
periférica de la anomalía térmica del sistema. La temperatura máxima medida es de casi 240 °C
y la zona fracturada principal del pozo se encuentra a los 1.544 m. Mediante la ejecución de una
prueba de inyección se calculó un índice de inyectividad de unos 3 m3/h/bar, el cual indica
condiciones de permeabilidad no muy elevadas. El pozo de hecho no pareció muy prometedor en
el test de producción ejecutado, con un flujo de unas 90 t/h de fluido total, un título de vapor
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del 20% y una presión al cabezal de 2-3 bares. Al intentar cerrarlo un poco - para lograr subir
su presión de cabezal - el pozo se ahogaba.
3) Los perfiles de los pozos CP-3 y CP-4 entregan resultados térmicos que evidencian un gradiente
de temperatura mayormente (o exclusivamente) de tipo conductivo, que sugiere que los dos
pozos penetraron el reservorio en sectores alejados de su núcleo. Estos pozos de hecho fueron
perforados intencionalmente en los sectores periféricos del sistema geotérmico para poder
explorar sus límites. El CP-3 se encuentra adentro del Graben de Apacheta y el CP-4 afuera de
él. Cabe señalar además que el pozo CP-3 quedó incompleto a los 1130 m de profundidad (de
los 2000-2500 de diseño) por problemas técnicos y presupuestarios. El pozo CP-3 ha sido
sucesivamente profundizado en la “etapa de construcción del proyecto” (ver párrafo 8.1). A
pesar de que los pozos 3 y 4 no parecen ser aptos para producción, cabe señalar que por su
posición “periférica” pueden ser considerados muy útiles para fines de reinyección. Cabe además
señalar que estas “zonas periféricas” no parecen ser FRIAS, sino con temperatura que bordea los
200 ºC (Fig. 7). Este hecho es sin duda de considerarse interesante en la etapa de
explotación del sistema, cuando el eventual “cono de drenaje” generado por la explotación del
“sector productivo” (aparentemente ubicado en los alrededores del pozo CP-1, ver Capitulo 9
para detalles) podría empezar a “llamar” aguas de la periferia del sistema.
Figura 7. Perfiles estáticos de temperatura en los pozos exploratorios CP-1, 2, 3 y 4.
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7. DISCUSIÓN INTERPRETATIVA AL TÉRMINO DE LAS ETAPAS DE EXPLORACIÓN
De lo expuesto en los párrafos anteriores (resultados de las 2 etapas exploratorias – de Superficie y Profunda - del sistema geotérmico Cerro Pabellón) se pudo deducir lo siguiente:
La zona geotérmica está dominada por el Graben de Apacheta de rumbo NO-SE que se piensa tenga un rol importante en la circulación de los fluidos profundos. Las fallas secundarias asociadas a este graben, con dirección aparente NE-SO, deberían contribuir en mejorar la fracturación en profundidad. Con la ayuda de imágenes satelitales y modelos digitales de terreno se hipotetizó que parte del sistema de fallas NE-SO podría delinear una 2ª estructura tipo graben, transversal al de Apacheta y más antiguo (Graben Quebrada Perdiz). Esta interpretación sin embargo es algo especulativa y ha sido progresivamente descartada por GDN (ver párrafo 6.1 para mayores detalles).
La comparación de los diferentes espesores de las unidades litológicas entre pozos podrían explicarse observando que los pozos que se encuentran ubicados en la zona de cruce de las dos estructuras de graben (Graben de Apacheta y el “supuesto” Graben Quebrada Perdiz, o sea pozos CP-1, CP-2 y PexAp-1) muestran una secuencia lito-estratigráfica completa y que los pozos que se encuentran afuera (o en la zona marginal) del cruce de los graben (pozos CP-3 y CP-4) son caracterizados por lito estratigrafías incompletas (Fig. 6).
El hecho de que todas unidades parecen ser volcánicas puras, hace evidente que muy probablemente ninguno de los 4 pozos perforados en la Etapa de Exploración logró alcanzar el basamento sedimentario, de edad Mesozoico a Mioceno Inferior, correspondiendo en esta zona a
formaciones geológicas como Purilactis y San Pedro (ENG, 2008).
Los datos de magnetotelúrica (MT) identifican 2 electro-estructuras principales (Fig. 8): una “conductiva sub-horizontal”, que se considera asociada a la capa sello arcillosa del sistema (en rojo en la figura) y una resistiva más profunda (en azul en figura) que adquiere forma de “cúpula” hacia el complejo volcánico del Cerro Apacheta (limite SO del Graben), que se considera - al menos en parte - asociada a la zona de “upflow” del sistema geotérmico, donde de los fluidos calientes subirían a lo largo de fracturas de alto ángulo muy poco interconectadas entre ellas. Esta interpretación del MT sigue el modelo conocido en la literatura geotérmica como “Rock Driven MT
System” (o RDS). En este modelo es la “roca en sus diferentes estados o tipos de alteración hidrotermal” que influye enteramente en la distribución de resistividad del subsuelo.
Por otro lado, aun si menos común, no se descarta la posibilidad que en algunos “sectores más permeables del reservorio” los fluidos calientes y salinos logren manifestarse con su baja resistividad en el background representado por la roca de caja propilitizada y de por sí resistiva. Este modelo interpretativo, conocido como Fluid Driven MT System (o FDS), conduce a la
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identificación de cuerpos “conductivos profundos”, de geometría generalmente tridimensional, ubicados por debajo de la capa sello MT. En el caso específico de Cerro Pabellón un posible cuerpo FDS asociado a la presencia de fluidos geotérmicos se ubicaría justo por debajo del pozo CP-1 (el pozo más caliente y productivo entre los 4 perforados en la exploración) y en sus alrededores, con un volumen estimado del orden de los 2 km3).
Figura 8. Sección MT perpendicular al Graben de Apacheta cortada en correspondencia del pozo CP-1
La comparación de secciones electro-estratigráficas MT, temperaturas medidas en pozo y alteración hidrotermal del subsuelo es un aspecto interesante a considerar. En un modelo RDS “puro” debería valer lo siguiente: la distribución de temperatura genera cierta alteración que a su vez es la exclusiva responsable del dato MT observado. Analizando nuevamente la sección MT de Fig. 9, que incluye datos de alteración hidrotermal y de temperaturas medidas (pozo CP-1), se observa como en los primeros 1000 m del subsuelo hay buena correspondencia entre alteración y temperatura (inicio de la facies propilítica alrededor de 210-220 ºC medidos en pozo) pero la resistividad eléctrica es inferior a lo esperado. Las isotermas están levantadas y el techo de las facies propilítica no coincide con el resistivo (> 50-80 ohm.m) que inicia a manifestarse 1 km más abajo. Pareciera que en correspondencia del pozo CP-1 y sus alrededores haya un “pulso caliente” del campo geotérmico de Cerro Pabellón donde el modelo interpretativo MT más adecuado a aplicarse es del tipo FDS, no RDS.
La Fig. 9 muestra por el contrario que en correspondencia del pozo CP-3, por ejemplo, la relación “temperatura - alteración – resistividad eléctrica” existe y el desequilibrio es mínimo. Las isotermas 210-220 ºC pasan en estos pozos aproximadamente donde inicia la fase propilítica y donde es posible fijar el límite inferior de la capa sello MT (conductivo sub-horizontal). Lo sectores más periféricos del campo o, mejor dicho, alejados del “pulso” en torno del pozo CP-1 parecen responder a un modelo
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interpretativo MT del tipo RDS. La transición conductivo-resistivo (resistividad eléctrica > 50-80 ohm.m) podría por ende ser utilizada para marcar el inicio de los niveles propilitizados, de comportamiento reológico frágil y por ende sujetos a fracturación y con temperaturas interesantes para el desarrollo geotermo-eléctrico del área (> 210-220 ºC).
Figura 9. Sección MT perpendicular al Graben de Apacheta cortada en correspondencia del pozo CP-3
A raíz de lo arriba expuesto, parece que la magnetotelúrica y la “transición conductivo-resistivo” RDS pueden aportar algún conocimiento acerca de la definición de los límites del reservorio geotérmico.
Por otro lado, el entorno de la plataforma 1 es muy interesante a fines de la perforación de los primeros pozos de producción que serán ejecutados durante la etapa de construcción del proyecto geotermo-eléctrico (ver párrafos a continuación para detalles).
La perforación de los pozos reinyectores seguirá una lógica de alejamiento progresivo de la zona de producción para evitar enfriamiento del campo relacionado con el ingreso de aguas frías al “núcleo caliente”. Se seguirá además una línea de “diversificación”, desarrollando 2 polos de reinyección:
El 1º en correspondencia del pozo CP-3 y sus alrededores, o sea en la periferia del “núcleo caliente” pero dentro del graben de Apacheta (teórica buena interconexión entre producción y reinyección).
El 2º en correspondencia del pozo CP-4 y sus alrededores o sea en la periferia del “núcleo caliente” pero fuera del graben de Apacheta (teórica peor interconexión entre producción y reinyección).
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8. RESULTADOS DE LA ETAPA DE CONSTRUCCIÓN: LOS POZOS PERFORADOS
Se presentan a continuación los principales resultados de diámetros y habilitación, geológicos, térmicos, de inyectividad y de productividad de los pozos ejecutados durante la etapa de construcción del proyecto. Los pozos serán descritos en orden de perforación: CP-3 (profundizado de 1130 m a 2354 m), CP-5, CP-5A, CP-10, CP-4A, CP-1A, CP-6, CP-6A, CP-2A y CP-2B (mapa en Fig. 10).
N Reinyección
Producción
Producción
Reinyección 1 Km
Figura 10. Ubicación de todos los pozos perforados, incluyendo los de exploración profunda y el corehole PExAp-1.
Para no repetir por cada pozo la descripción de las unidades litológicas y de las facies de alteración hidrotermal encontradas sino solamente los “intervalos de profundidad correspondientes”, en lo que sigue (párrafos de 5.1 a 5.10), se hará referencia a lo descrito a continuación (en parte ya anticipado en el párrafo 3.1 en el contexto de la etapa de exploración profunda).
A) UNIDADES LITO-ESTRATIGRÁFICAS
Depósitos Inconsolidados o No Consolidados (DI): consiste en grava polimíctica fina y arena, no consolidadas, compuesta por fragmentos de lavas andesíticas, lava gris oscuro y parcialmente vítreas, escorias negras y rojas, tobas blancas ricas en pómez y cristales libres correspondientes a Qtz, Pl, Hbl
y Bt.
Volcanitas Recientes (VR): consiste en una secuencia superior de tobas vítreo-cristalinas, tobas de lapilli, escorias andesíticas, lavas andesíticas y lentes de areniscas y una secuencia inferior formada por una toba de lapilli, tufitas y areniscas de color pardo.
Brechas y Lavas Andesíticas (BLA): alternancia de brechas volcánicas y flujos de lavas. La parte alta es dominada por brechas con intercalaciones de lavas mientras, con la profundidad, el porcentaje
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de lava aumenta hasta llegar a ser dominante. En general estas lavas muestran texturas porfíricas con fenocristales de Pl y Cpx en una masa fundamental que varía desde el micro-cristalino al vítreo.
Tobas Líticas (TL): una secuencia constituida por alternancias de tufitas y tobas líticas con menores intercalaciones de flujos de lava. Los materiales piroclásticos generalmente tienen colores que varían desde el blanco hasta el rojo y los fragmentos de cristales son representados por Q, Pl, Hbl; las lavas son muy obscuras y muestran fenocristales de Pl y Cpx.
Tobas Dacíticas (TD): nivel representado por una sucesión de tobas de biotita con distintos grados de litificación y alteración. Las tobas poseen colores que varían desde el rosado hasta el verde, además presentan fragmentos de cristales de Pl, Bt, Qz, así como fiammes. Intercalado en este nivel se reconocen niveles de lavas dacíticas con cristales de Pl, Bt y Qz.
Lavas Andesítico Dacíticas (LAD): sucesión de lavas andesítico-dacíticas de color verde grisáceo a rojo, con alteración hidrotermal creciente hacia su base.
Tobas Dacíticas y Areniscas Rojizas (TDAR): originalmente denominada como “Tobas Dacíticas Rojizas”, después de una revisión de la información geológica de los pozos y contrastación con los antecedentes geológicos del área, se tuvo la necesidad de ajustar la denominación de esta unidad. Está conformada principalmente por areniscas rojizas y tobas de cristales de composición dacítica, de colores rojo, anaranjado y rosado, localmente ricas en biotitas; niveles menores de toba vítrea blanca, gris claro y gris verdoso, tobas lítico-cristalinas de color marrón a gris claro y niveles localizados de lavas andesíticas de color marrón.
B) FACIES DE ALTERACIÓN HIDROTERMAL
Zona no alterada o con alteración supérgena: se caracteriza por presentar rocas inalteradas o
con oxidación en minerales ferromagnesianos, masa fundamental o matriz, por acción supérgena. GDN
ha reconocido la presencia de ceolitas mediante petrografía, pero no ha ejecutado estudios de DRX
que permitirían subdividir esta zona, en cuanto se trata de una facies superficial poco útil para fines
geotérmicos aplicados.
Zona de alteración argílica: se caracteriza por la presencia de minerales del grupo de las arcillas y
corresponde a la parte principal de la capa-sello del sistema, por su comportamiento impermeable.
Zona transicional: presenta tanto minerales del grupo de las arcillas como clorita y puntualmente
epidota. Por la presencia de arcillas, también forma parte de la capa-sello (parte inferior).
Zona de alteración propilítica: caracterizada por la presencia clorita y epidota (+ cuarzo y calcita)
y la ausencia total de arcillas. Por tener un comportamiento mecánico competente, las rocas de
esta zona pueden fracturarse, por lo que típicamente se asocian al reservorio geotérmico, dominado
por fracturas de micro a macro, hasta fallas y/o zonas de daño asociadas.
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8.1. POZO CP-3: RESUMEN DE ACTIVIDAD Y PRINCIPALES RESULTADOS
El pozo CP-3 fue el tercer pozo perforado en la “Etapa de Exploración” del proyecto, etapa llevada a cabo entre 2009 y 2010 (ver capítulo 3 para detalles). Este pozo, sin embargo, hay que considerarlo también como el primer pozo de la etapa de construcción del proyecto, en cuanto durante la etapa de exploración no pudo ser completado y se quedó a solamente 1.133 m de profundidad de los más de 2.000 m programados. El pozo fue ejecutado desde la plataforma Nº 3 (coordenadas UTM 587.510 m E, 7.581.533 m N; datum WGS84, Zona 19 Sur; 4.511 m.s.n.m.). El objetivo del CP-3 era el de explorar el “borde sur” de la anomalía térmica del sistema geotérmico y al mismo tiempo averiguar las condiciones de permeabilidad locales en la óptica de ubicar en este sector un posible polo de reinyección del campo. Como mencionado, el pozo fue llevado a cabo en 2 etapas:
La primera etapa (años 2009-2010) se suspendió a los 1.133 m de profundidad sin haber alcanzado el objetivo debido a complicaciones técnicas en los tramos superficiales (0-700 m), que acabaron
con el presupuesto del pozo disponible en exploración. El pozo fue por ende suspendido en el año 2010 y puesto en seguridad con un casing de 9 5/8” instalado y cementado hasta su fondo. En esta etapa, la perforación fue ejecutada por Geoestrella Ltda. bajo la supervisión de GDN.
La segunda etapa (noviembre de 2015, etapa de profundización hasta el target original de 2.000 m y algo más si fuera necesario) fue ejecutada en el contexto de la “fase de construcción” del proyecto Cerro Pabellón. En esta etapa la perforación fue ejecutada por Petreven Chile S.A. bajo la supervisión de GDN.
En las tablas Nº 1, 2 y 3 se sintetizan los principales resultados de perfil técnico, lito-estratigrafía y de alteración hidrotermal de TODO el pozo, o sea la suma de la primera y segunda etapas arriba descritas, para fines de exhaustividad de la información entregada.
La profundización del pozo CP-3 fue llevada a cabo con éxito entre el 1 y el 22 de noviembre del año 2015. El pozo alcanzó una profundidad final de 2.354 m con un diámetro de 8 ½” sucesivamente protegido por un liner ranurado de 7”.
Fase Tubería/Liner
Ø (“) de (m) a (m) Ø (“) de (m) a (m)
36 0 81 30 0 76
26 81 471 20 0 467
17 ½ 471 618 13 5/8 0 613,6
12 ¼ 618 1.130 9 5/8 577 1.130
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1.130 1.133 (1) 8 ½ 7 1.103 2.348 1.133 2.354 (2)
Tabla 1: Perfil técnico del pozo CP-3 al término de la etapa de perforación. (1) Antes que la perforación fuera interrumpida en la etapa de exploración del año 2009-2010, tres metros por debajo del zapato del casing 9 5/8” fueron perforados con diámetro de trepano 8 ½”. (2) Profundización del Noviembre de 2015.
La secuencia estratigráfica completa del pozo CP-3 (hasta la pérdida total de circulación - PTC) se sintetiza en la tabla a continuación:
Profundidad Vertical Unidad Geológica de (m) a (m)
DEPÓSITOS NO CONSOLIDADOS 0 35
VOLCANITAS RECIENTES 35 155
BRECHAS Y LAVAS ANDESITICAS 155 680
TOBAS DACITICAS 680 1.135
LAVAS DACITICO-ANDESITICA CON INTERCALACIÓN DE TOBAS 1.135 1.325
TOBA DACITICA ROJIZA 1.325 1.605
Tabla 2: Secuencia lito-estratigráfica del pozo CP-3 entre 0 y 1.605 m (antes de la PTC).
Por su parte el estudio de la alteración hidrotermal mostró las siguientes facies de alteración:
Profundidad Vertical Zonas de Alteración Hidrotermal de (m) a (m)
ZONA NO ALTERADA O CON “CEOLITAS” 0 100
FACIES ARGÍLICA 100 900
FACIES TRANSICIONAL 900 1.100
FACIES PROPILÍTICA 1.100 1.605
Tabla 3: Alteración hidrotermal en Pozo CP-3 (antes de la PTC).
El 21 de noviembre de 2015 un test de inyectividad permitió de estimar una inyectividad total del pozo muy buena, del orden de los 15 m3/h/bar. Esta capacidad de absorción fue considerada suficiente por GDN y se consideró el pozo terminado con éxito.
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En abril de 2016, una vez que el pozo se había recuperado térmicamente de la perturbación ocasionada por la perforación el CP-3 fue sometido a un “log estático de temperatura” que arrojó una temperatura máxima de 260 ºC al fondo (Fig. 11). Tomando en consideración este dato térmico, el pozo demuestra tener “tanto temperatura como inyectividad” por ende su uso final como pozo re-inyector o (en alternativa) como pozo productor no está 100% definido aún si la reinyección parece ser su destino más probable.
Figura 11. Perfil estático de temperatura del pozo CP-3 obtenido en abril de 2016.
8.2. POZO CP-5: RESUMEN DE ACTIVIDAD Y PRINCIPALES RESULTADOS
El CP-5 (coordenadas UTM 588.024,06 m E, 7.583.682,6 m N; datum WGS84, Zona 19 Sur; 4.516 m.s.n.m.) fue el primer pozo de producción ejecutado en el marco de la etapa de construcción del proyecto. Fue originalmente diseñado para ser un pozo de máximo 2.000 m de profundidad, con un objetivo estimado a unos 1.500 – 1.800 m. Su perforación fue llevada a cabo en dos meses, desde el 7 de diciembre de 2015 hasta el 6 de febrero de 2016.
Sorpresivamente, el pozo fue considerado completado a una profundidad de sólo 452 m debido a una masiva pérdida de circulación (relacionada a una fractura productora) encontrada a 433 m, durante la perforación de la fase de 17 ½” y solamente 18 días después del comienzo de las actividades de
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perforación. Un valor muy alto del índice de inyectividad fue estimado para la fractura de 433 m mediante una prueba de “Injection While Drilling” (IWD).
Con estas características, el pozo CP-5 comenzó a fluir espontáneamente (más de una vez) durante los días 25, 26 y 27 de diciembre de 2015. El 27 de diciembre, después de una prueba de inyección, cierta cantidad de agua comenzó a salir desde el espacio anular entre las tuberías de 18 ⅝” y 24 ½”. El 28 de diciembre, se identificó que la fuga de fluido geotérmico estaba lamentablemente relacionada con un colapso de la tubería de 18 ⅝” a 14,5 m (sin rupturas) así como también del primer tramo de la tubería de 24 ½”. Esto llevó a una fase de reparación de 30 días, en la que la obstrucción fue reelaborada utilizando diferentes "fresas" con el fin de restaurar la integridad y utilidad del pozo. El objetivo inicial era introducir y asegurar una tubería de revestimiento de 13 ⅜", pero finalmente se decidió colocar una tubería de revestimiento de 9 ⅝" debido a las dificultades de abrir espacio en el sector colapsado del pozo. A pesar de estos inconvenientes, el pozo fue terminado con éxito a los 452 m y actualmente es una obra segura y capaz de producir con muy buenos resultados.
El perfil técnico final del pozo CP-5 se presenta en la siguiente tabla:
Fase Tubería / Liner
Ø (“) de (m) a (m) Ø (“) de (m) a (m)
30 0 89 24 ½ 0 87
23 89 401 18 ⅝ 0 400
17 ½ 401 444 9 ⅝ 0 383
8 ½ 444 452 Pozo abierto 400 452
Tabla 4: Perfil técnico del pozo CP-5 al término de la etapa de perforación.
La secuencia lito-estratigráfica desde el nivel del terreno hasta 430 m de profundidad (es decir, antes de la PTC) es presentada a continuación:
Profundidad Vertical Unidad Geológica De (m) a (m)
DEPÓSITOS INCONSOLIDADOS 0 51
VOLCANITAS RECIENTES 51 160
BRECHAS Y LAVAS ANDESÍTICAS 160 430
Tabla 5: Secuencia lito-estratigráfica del pozo CP-5 entre 0 y 430 m (antes de la PTC).
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Por su parte el estudio de la alteración hidrotermal mostró las siguientes facies de alteración:
Profundidad Vertical Zonas de Alteración Hidrotermal de (m) a (m)
ZONA NO ALTERADA O CON “CEOLITAS” 0 150
FACIES ARGÍLICA 150 245
FACIES TRANSICIONAL 245 420
FACIES PROPILÍTICA 420 430
Tabla 6: Alteración hidrotermal en Pozo CP-5. (antes de la PTC).
Debido a las dificultades de controlar las “venidas espontaneas” del pozo (blowouts), la única medición de temperatura ejecutada es una termometría a 415 m: la temperatura de formación más confiable fue estimada en el rango de los 225 - 235 °C.
El CP-5 fue sucesivamente probado por varios días. La prueba de producción permitió medir una excelente producción de alrededor 140 t/h de vapor y 130 m3/h de salmuera a 7,5 barA de WHP. En una segunda prueba más larga, que comenzó el 29 de mayo de 2016, el pozo mostró un flujo estabilizado a 13,2 barA WHP, de 110 t/h de vapor y 105 m3/h de salmuera.
8.3. POZO CP-5A: RESUMEN DE ACTIVIDAD Y PRINCIPALES RESULTADOS
El CP-5A (coordenadas UTM 588.029 m E, 7.583.697,8 m N; datum WGS84, Zona 19 Sur; 4.516 m.s.n.m.) fue el segundo pozo de producción ejecutado en el marco de la etapa de construcción del proyecto. Fue originalmente diseñado para ser un pozo direccional (o desviado) de unos 2.000 m de profundidad, con un objetivo estimado entre 1.500 y 1.800 m.
Debido a los buenos resultados del pozo CP-5 perforado previamente (que encontró su zona productiva a solo 433 m), justo antes del inicio de la perforación se modificó el proyecto del pozo para interceptar el mismo nivel productivo somero, pero con un diámetro mayor. El pozo además fue cambiado de desviado a vertical.
Sin embargo, aunque el CP-5A interceptó la misma fractura del CP-5 a 447 m (como sugerido por una pérdida de circulación), lamentablemente la inyectividad medida fue baja. Se aisló por ende la fase de 17 ½” con una tubería de revestimiento de 13 3/8” y se profundizó el CP-5A verticalmente hasta los 1.936 m para permitir al pozo de encontrar otras fracturas más profundas, como previsto en el proyecto original.
La perforación finalmente fue llevada a cabo en dos meses, desde el 13 de febrero al 13 de abril de 2016.
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El perfil técnico final del pozo CP-5A se presenta en la siguiente tabla:
Fase Tubería/Liner
Ø (“) de (m) a (m) Ø (“) de (m) a (m)
30 0 85 24 1/2 0 83
23 85 345 18 5/8 0 343
17 ½ 345 507 13 5/8 0 507
12 ¼ 507 1.936 Pozo abierto 507 1.936
Tabla 7: Perfil técnico del pozo CP-5A al término de la etapa de perforación.
La secuencia estratigráfica observada en el pozo CP-5A, desde el nivel de terreno hasta 1.003 m (antes de la zona de PTC) se reporta en la tabla a continuación:
Profundidad Vertical Unidad Geológica de (m) a (m)
DEPOSITOS NO CONSOLIDADOS 0 45
VOLCANITAS RECIENTES 35 160
BRECHAS Y LAVAS ANDESITICAS 160 720
TOBAS LÍTICAS 720 1.003
Tabla 8: Secuencia lito-estratigráfica del pozo CP-5A entre 0 y 1.003 m (antes de la PTC).
Por su parte el estudio de la alteración hidrotermal mostró las siguientes facies de alteración:
Profundidad Vertical Zonas de Alteración Hidrotermal de (m) a (m)
ZONA NO ALTERADA O CON “CEOLITAS” 0 150
FACIES ARGÍLICA 150 235
FACIES TRANSICIONAL 235 415
FACIES PROPILÍTICA 415 1003
Tabla 9: Alteración hidrotermal en Pozo CP-5A (antes de la PTC).
A pozo terminado se realizó una prueba de inyección que arrojó un índice de inyectividad total de 7
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m3/h/bar, con la fractura principal, responsable de la mayor inyectividad, ubicada a 700 m.
La prueba de producción del CP-5A se realizó exitosamente en Julio de 2016, observando una producción de 305 t/h de fluido total con un título de vapor del 18% a una WHP de 9 barA.
Cabe señalar finalmente que casi un año después su término, en marzo de 2017, al estar seguros que el CP-5A se había recuperado térmicamente de la perturbación ocasionada por la perforación, en el pozo fue ejecutado un “log estático de temperatura” hasta los 600 m de profundidad. Este perfil se presenta a continuación.
Figura 12: Perfil estático de temperatura del pozo CP-5A obtenido en marzo de 2017.
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8.4. POZO CP-10: RESUMEN DE ACTIVIDAD Y PRINCIPALES RESULTADOS
El pozo CP-10 (coordenadas UTM 589.628,11 m E, 7.584.782,03 m N; datum WGS84, Zona 19 Sur; 4.494 m.s.n.m.) fue el tercer pozo perforado durante la “Etapa de Construcción” del proyecto. El objetivo principal del CP-10 era de verificar el potencial de reinyección del sistema en la zona NE del campo geotérmico, fuera del Graben de Apacheta, en los alrededores del ya perforado CP-4. El pozo estaba programado para alcanzar una profundidad de 2.250 m, sin embargo, debido a la falta de permeabilidad, se profundizó hasta los 2.997 m.
La perforación demoró casi 4 meses, desde el 7 de mayo hasta el 31 de agosto 2016, eso debido a tres razones: la profundidad adicional respecto al proyecto original, un atrapamiento de la herramienta en la fase de 23” y unas pérdidas de presión en las tuberías de perforación en la etapa final del pozo.
A continuación, se resume el perfil técnico del pozo CP-10:
Fase Casing/Liner
Ø (“) de (m) a (m) Ø (“) de (m) a (m)
30 0 87 24 1/2 0 85
23 87 391 18 5/8 0 389
17 1/2 391 1009 13 3/8 0 1006
12 ¼ 1009 2997 9 ⅝ 954 2973
Tabla 10: Perfil técnico del pozo CP-10 al término de la etapa de perforación.
La secuencia estratigráfica completa del pozo se sintetiza en la Tabla 11:
Profundidad Vertical Unidades Geológicas de (m) a (m)
DEPÓSITOS NO CONSOLIDADOS Y VOLCANITAS RECIENTES 0 120
TOBAS LÍTICAS 120 2.215
TOBAS DACITICAS 2.215 2.520
LAVAS DACITICO-ANDESITICA CON INTERCALACIÓN DE TOBAS 2.520 2.630
TOBA DACITICA ROJIZA 2.630 2.990
Tabla 11: Secuencia lito-estratigráfica del pozo CP-10 entre 0 y 2.990.
Por su parte, del estudio de la alteración hidrotermal mostró la siguiente distribución de facies:
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Profundidad Vertical Zonas de Alteración Hidrotermal de (m) a (m)
ZONA NO ALTERADA O A “CEOLITAS” 0 120
FACIES ARGILICA 120 455
FACIES TRANSICIONAL 455 1.025
FACIES PROPILÍTICA 1.025 2.990
Tabla 12: Alteración Hidrotermal en Pozo CP-10.
El 28 de agosto un test de caracterización del pozo permitió identificar las zonas permeables, la conexión con el reservorio y de estimar una muy buena inyectividad de 15 m3/h/bar.
En diciembre de 2016, una vez que el pozo CP-10 se había recuperado térmicamente de la perturbación ocasionada por la perforación, fue sometido a un “log estático de temperatura”, donde se alcanzaron los 225 °C, alrededor de 2.500 m de profundidad. El perfil se presenta a continuación.
Figura 13: Perfil estático de temperatura del pozo CP-10 obtenido en diciembre de 2016.
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8.5. POZO CP-4A: RESUMEN DE ACTIVIDAD Y PRINCIPALES RESULTADOS
El pozo CP-4A (coordenadas UTM 588.903,78 m E, 7.585.501,41 m N; datum WGS84, Zona 19 Sur; 4.507 m.s.n.m.) fue el cuarto pozo perforado en la “Etapa de Construcción” del proyecto. Fue diseñado como un pozo direccional con una profundidad final medida de 2.620 m, KOP (kick off point o punto de inflexión) en 1.100 m, ángulo final de 25° y dirección acimutal de N230°. Sin embargo, para mejorar su permeabilidad, el CP-4A alcanzó finalmente una profundidad medida de 2.700 m (2542 m TVD).
La actividad de perforación fue llevada a cabo en un poco más de tres meses, desde el 11 de septiembre hasta el 24 de diciembre de 2016. El perfil técnico del pozo CP-4A es sintetizado en la siguiente tabla:
Fase (m MD) Casing/Liner (m MD)
Ø (“) de (m) a (m) Ø (“) de (m) a (m)
30 0 95 24 1/2 0 92.5
23 95 396 18 5/8 0 393
17 1/2 396 1014 13 3/8 0 1012
12 ¼ 1014 2700 9 ⅝ 976 2700
Tabla 13: Perfil técnico del pozo CP-4A al término de la etapa de perforación.
La secuencia lito-estratigráfica observada en pozo, desde el nivel de terreno hasta 2.700 m de profundidad es reportada a continuación:
Profundidad medida Profundidad vertical Unidad Geológica de (m) a (m) de (m) a (m)
DEPOSITOS NO CONSOLIDADOS 0 15 0 15
VOLCANITAS RECIENTES 15 150 15 150
TOBAS LÍTICAS 150 1390 150 1380,2
TOBAS DACITICAS 1390 2120 1380,2 2013,7
LAVAS DACITICO-ANDESITICA CON 2120 2290 2013,7 2161,4 INTERCALACIÓN DE TOBAS
TOBA DACÍTICA ROJIZA 2290 2700 2161,4 2541,7
Tabla 14: Secuencia lito-estratigráfica del pozo CP-4A.
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El estudio de los minerales hidrotermales del pozo, permite definir 4 zonas correspondientes a diferentes Facies de Alteración:
Zonas de Alteración Profundidad medida Profundidad vertical
Hidrotermal de (m) a (m) de (m) a (m)
ZONA NO ALTERADA O A “CEOLITAS” 0 100 0 100
FACIES ARGILICA 100 485 100 485
FACIES TRANSICIONAL 485 1.525 485 1500
FACIES PROPILÍTICA 1.525 2.700 1500 2541,7
Tabla 15: Alteración Hidrotermal en Pozo CP-4A.
La ejecución de un perfil de T y P en inyección en pozo, permitió localizar la fractura principal. La presión estática estimada está en línea con la presión del campo geotérmico (o sea la zona de absorción está conectada al reservorio), pese que queda algo de incerteza en la caracterización del régimen de flujo
(lineal, radial o esférico, siendo este último el más favorable).
Figura 14: Perfil estático de temperatura del pozo CP-4A obtenido en marzo de 2017.
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Durante las pruebas de caracterización, el pozo fue además capaz de absorber por lo menos unas 310 m3/h, sin presión de cabezal, evidenciando una alta capacidad de inyección. El índice de inyectividad sin embargo parece variar con el caudal inyectado (fenómeno de hidro-fracturación). En marzo de 2017 (Fig. 14), con dos meses y medio de recuperación térmica de la perturbación ocasionada por la perforación, el CP-4A fue sometido a un “log estático de temperatura”, que alcanzó los 232 °C, cerca del fondo.
8.6. POZO CP-1A: RESUMEN DE ACTIVIDAD Y PRINCIPALES RESULTADOS
El CP-1A (coordenadas UTM 587.124,7432 m E, 7.583.659,2148 m N; datum WGS84, Zona 19 Sur; 4.534 m.s.n.m.) fue el sexto pozo perforado en el marco de la “fase de construcción” del proyecto Cerro Pabellón y el 3° de producción. La dirección del pozo (pozo desviado) fue N0° y la inclinación final 23° (con un punto de inflexión o “kick-off” a 810 m). Alcanzó una profundidad final de 2.260 m (medidos), 2157 m TVD, en comparación a los 2.100 m programados, para poder mejorar así su permeabilidad total. La perforación CP-1A fue llevada a cabo en algo menos de dos meses, desde el 1 de enero hasta el 26 de febrero de 2017.
El perfil técnico final del pozo es presentado en la tabla siguiente:
Fase Casing/Liner
Ø (“) de (m med.) a (m med.) Ø (“) de (m med.) a (m med.)
30 0 102 24 1/2 0 100
23 102 354 18 5/8 0 351
17 1/2 354 810 13 3/8 0 808
12 ¼ 810 2260 9 ⅝ 772 2260
Tabla 16: Perfil técnico del pozo CP-1A al término de la etapa de perforación (metros medidos).
La secuencia lito-estratigráfica observada en el pozo CP-1A es presentada a continuación:
Profundidad medida Profundidad vertical Unidad Geológica de (m) a (m) de (m) a (m)
DEPOSITOS NO CONSOLIDADOS 0 65 0 65
VOLCANITAS RECIENTES 65 185 65 185
BRECHAS Y LAVAS ANDESITICAS 185 750 185 750
TOBAS LITICAS 750 1090 750 1085
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TOBAS DACITICAS 1090 1525 1085 1485
LAVAS DACITICO-ANDESITICA CON 1525 1820 1485 1753 INTERCALACIÓN DE TOBAS
Tabla 17: Secuencia lito-estratigráfica del pozo CP-1A (antes de la PTC).
Por otro lado, el estudio de los minerales de alteración hidrotermal del pozo permitió definir diferentes
Facies de Alteración, según informado en Tabla 18:
Zonas de Alteración Profundidad medida Profundidad vertical
Hidrotermal de (m) a (m) de (m) a (m)
ZONA NO ALTERADA O A “CEOLITAS” 0 70 0 70
FACIES ARGILICA 70 230 70 230
FACIES TRANSICIONAL 230 405 230 405
FACIES PROPILÍTICA 405 1820 405 1753
Tabla 18: Mineralogía de alteración hidrotermal en pozo CP-1A (antes de la PTC).
Mediante una prueba de inyección ejecutada al final de la perforación, se estimó un índice de inyectividad total muy alto, alrededor de 17 m3/h/bar. La temperatura del CP-1A, por analogía con el pozo gemelo CP-1, fue estimada ser del orden de los 255 ºC al fondo del pozo. La fractura principal del CP-1A fue identificada entre 1.820 y 1.850 m (de profundidad vertical), la misma profundidad vertical de la fractura principal del CP-1, pero a una distancia horizontal de aproximadamente 430 m.
8.7. POZO CP-6: RESUMEN DE ACTIVIDAD Y PRINCIPALES RESULTADOS
El pozo CP-6 (coordenadas UTM 587.633,9012 m E, 7.582.902,3137 m N; datum WGS84, Zona 19 Sur; 4.514 m.s.n.m.) fue el séptimo pozo perforado en el marco de la “fase de construcción” del proyecto Cerro Pabellón y el 4o de producción. Se trata de un pozo vertical. Alcanzó una profundidad final de 2.091 m, en comparación a los 2.000 m programados. La perforación CP-6 fue llevada a cabo en dos meses, desde el 6 de marzo hasta el 5 de mayo de 2017.
El perfil técnico final del pozo es presentado en la tabla a continuación:
Fase Casing/Liner
Ø (“) de (m) a (m) Ø (“) de (m) a (m)
30 0 94 24 1/2 0 91
23 94 354 18 5/8 0 351
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17 1/2 354 802 13 3/8 0 800
12 ¼ 802 2091 9 ⅝ 770 2080
Tabla 19: Perfil técnico del pozo CP-6 al término de la etapa de perforación.
La secuencia lito-estratigráfica observada en el pozo CP-6 se presenta a continuación:
Profundidad Vertical Unidad Geológica de (m) a (m)
DEPÓSITOS NO CONSOLIDADOS 0 65
VOLCANITAS RECIENTES 65 190
BRECHAS Y LAVAS ANDESÍTICAS 190 660
TOBAS LÍTICAS 660 675
TOBAS DACÍTICAS 675 1115
LAVAS DACITICO-ANDESITICA CON INTERCALACIÓN DE TOBAS 1115 1225
TOBAS DACÍTICAS ROJIZAS 1225 1480
Tabla 20: Secuencia lito-estratigráfica del pozo CP-6 (antes de la PTC).
Por otro lado, el estudio de los minerales de alteración hidrotermal del pozo permite definir diferentes Facies de Alteración, según informado en Tabla 21:
Profundidad Vertical Zonas de Alteración Hidrotermal de (m) a (m)
ZONA NO ALTERADA O A “CEOLITAS” 0 115
FACIES ARGILICA 115 175
FACIES TRANSICIONAL 175 380
FACIES PROPILÍTICA 380 1480
Tabla 21: Mineralogía de alteración hidrotermal en pozo CP-6 (antes de la PTC).
Mediante una prueba de inyección ejecutada al final de la perforación, se calculó el índice de inyectividad total del pozo CP-6 en 14 m3/h/bar. La fractura principal del CP-6 fue identificada a una profundidad de 1.680 m.
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Figura 15. Perfil estático de temperatura y presión (T&P) del pozo CP-6 del 25 de abril de 2018.
En Fig. 15 se muestra el log estático de T&P ejecutado el 25 de abril de 2018 una vez que el pozo había alcanzado el equilibrio térmico (un año después del término de la perforación).
8.8. POZO CP-6A: RESUMEN DE ACTIVIDAD Y PRINCIPALES RESULTADOS
El pozo CP-6A (coordenadas UTM 587.628,2675 m E, 7.582.896,6338 m N; datum WGS84, Zona 19 Sur; 4.514 m.s.n.m.) fue el octavo pozo perforado en el marco de la “fase de construcción” del proyecto Cerro Pabellón y el 5o de producción. La dirección del pozo (desviado) fue N67° y la inclinación final 20° (con
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un punto de inflexión a 850 m). Alcanzó una profundidad final de 2.300 m de profundidad medida (2216 m TVD), respecto a los 2.100 m programados, con el fin de mejorar la permeabilidad total.
La perforación del pozo CP-6A se llevó a cabo en algo menos de dos meses, desde el 10 de mayo hasta el 3 de julio de 2017.
El perfil técnico del pozo se resume en la siguiente tabla:
Fase Casing/Liner
Ø (“) de (m med) a (m med) Ø (“) de (m med) a (m med)
30 0 102 24 1/2 0 100
23 102 332 18 5/8 0 329
17 1/2 332 805 13 3/8 0 803
12 ¼ 805 2300 9 ⅝ 781 2298
Tabla 22: Perfil técnico del pozo CP-6A al término de la etapa de perforación (m medidos).
La secuencia litio-estratigráfica observada se informa a continuación:
Profundidad Profundidad
Unidad Geológica medida vertical
de (m) a (m) de (m) de (m)
DEPOSITOS NO CONSOLIDADOS 0 50 0 50
VOLCANITAS RECIENTES 50 190 50 190
BRECHAS Y LAVAS ANDESITICAS 190 650 190 650
TOBAS LITICAS 650 670 650 670
TOBAS DACITICAS 670 1085 670 1082
LAVAS DACITICO-ANDESITICA CON INTERCALACIÓN 1085 1185 1082 1176 DE TOBAS
TOBA DACITICA ROJIZA 1185 1465 1176 1434
Tabla 23: Secuencia lito-estratigráfica del pozo CP-6A (antes de la PTC).
Por otro lado, el estudio de los minerales hidrotermales de este pozo conduce a definir diferentes Facies de Alteración, según informado en Tabla 24:
Zonas de Alteración Profundidad medida Profundidad vertical
Hidrotermal de (m) a (m) de (m) a (m)
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ZONA NO ALTERADA O A “CEOLITAS” 0 110 0 110
FACIES ARGILICA 110 190 110 190
FACIES TRANSICIONAL 190 380 190 380
FACIES PROPILÍTICA 380 1465 380 1434
Tabla 24: Mineralogía de alteración hidrotermal en pozo CP-6A (antes de la PTC).
El pozo CP-6A se caracterizó mediante pruebas de inyección después del término de su perforación, mostrando una inyectividad de unos 20 m3/h/bar, el valor más alto del campo de Co Pabellón. También tiene un buen régimen de conexión con el reservorio (flujo radial-esférico), un comportamiento similar a los de los pozos CP-1 y CP-1A. En septiembre de 2017, una vez que el CP-6A se había recuperado térmicamente (por lo menos en parte) de la perturbación ocasionada por la perforación, el pozo fue sometido a un “log estático T&P”, con la temperatura que alcanzó 235 °C, cerca del fondo. El perfil se presenta a continuación (Fig. 16).
Figura 16: Perfil estático de temperatura del pozo CP-6A obtenido en septiembre de 2017.
En analogía con el pozo “gemelo” CP-6, se estima que la temperatura de equilibrio térmico del CP-6A, una vez que el pozo se haya recuperado completamente, debería ser del orden de los 250 ºC.
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8.9. POZO CP-2A: RESUMEN DE ACTIVIDAD Y PRINCIPALES RESULTADOS
El CP-2A (coordenadas UTM 586.719 m E 7.585.185 m N; datum WGS84, Zona 19 Sur; 4.621 m.s.n.m.) fue el noveno pozo perforado en el marco de la “fase de construcción” del proyecto Cerro Pabellón y el sexto de producción.
El pozo es vertical (a pesar de la “A” en su nombre) y alcanzó una profundidad final de 2.500 m. Su perforación se llevó a cabo en aproximadamente dos meses y medio, desde el 12 de julio hasta el 27 de septiembre de 2017.
El perfil técnico del pozo se resume en la siguiente tabla:
Fase Casing/Liner
Ø (“) de (m) a (m) Ø (“) de (m) a (m)
30 0 93 24 1/2 0 90
23 93 440 18 5/8 0 437
17 1/2 440 910 13 3/8 0 908
9 ⅝ 878 1877 12 ¼ 910 2500 Tapón Cemento 1878 1950
Tabla 25: Perfil técnico del pozo CP-2A al término de la etapa de perforación.
En el pozo CP-2A se aisló con éxito el área fría superficial observada en el CP-2 (el único pozo del proyecto Co Pabellón que no resultó exitoso, perforado durante la etapa exploratoria del proyecto en el año 2009, ver párrafo 3.2 para detalles).
Eso se logró colocando un revestimiento (casing cementado de 13 3/8”) hasta los 908 m de profundidad.
Esta profundidad fue calculada en base a una prueba de recuperación térmica que indicaba 235 ºC – o sea una temperatura interesante, de reservorio - a unos 920 m de profundidad.
La secuencia lito-estratigráfica observada en el pozo CP-2A se informa a continuación:
Profundidad vertical Unidad Geológica de (m) a (m)
DEPÓSITOS NO CONSOLIDADOS 0 20
VOLCANITAS RECIENTES 20 160
BRECHAS Y LAVAS ANDESÍTICAS 160 1025
TOBAS LÍTICAS 1025 1465
TOBAS DACÍTICAS 1465 1555
Tabla 26: Secuencia lito-estratigráfica del pozo CP-2A (antes de la PTC).
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Por otro lado, el estudio de los minerales hidrotermales de este pozo conduce a definir diferentes Facies de Alteración, según informado en Tabla 27:
Profundidad vertical Zonas de Alteración Hidrotermal de (m) a (m)
ZONA NO ALTERADA O A “CEOLITAS” 0 70
FACIES ARGILICA 70 215
FACIES TRANSICIONAL 215 910
FACIES PROPILÍTICA 910 1555
Tabla 27: Mineralogía de alteración hidrotermal en pozo CP-2A (antes de la PTC).
Mediante una prueba de inyección realizada al final de la perforación, el índice de inyectividad total del
CP-2A se calculó en 10 m3/h/bar, valor en línea con lo esperado. La fractura principal se identificó a 1530 m de profundidad y el pozo muestra una buena conexión con el reservorio (régimen de flujo radial).
En diciembre de 2017 el pozo fue sometido a una prueba de producción de 27 días durante la cual se produjeron hasta 190 t/h de fluido total con un título de vapor del 7% a 8 bares de presión de cabezal. En esa época el pozo no había terminado aún de recuperarse térmicamente (temperaturas <
200 ºC en correspondencia de la fractura productora).
Cabe recordar que el pozo CP-2A - así como el CP-2B (ver próximo párrafo) - son pozos de “back up” y no serán inmediatamente utilizados para alimentar la planta geotermo-eléctrica. Ulteriores pruebas de producción del CP-2A son previstas para inicio del 2019. Sin embargo, para monitorear la evolución térmica del CP-2A, en Julio de 2018, se ejecutó un log de T&P cuyos resultados se presentan en
Fig. 17.
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CP-2A
Zona Fracturada 230 ºC
Figura 17: Perfil estático de T&P del pozo CP-2A obtenido en julio de 2018 – Los 230 ºC en la zona fracturada representan unos 30 grados más de lo medido en diciembre 2017 (ver texto más arriba).
8.10. POZO CP-2B: RESUMEN DE ACTIVIDAD Y PRINCIPALES RESULTADOS
El pozo CP-2B (coordenadas UTM 586.726 m E 7585.182 m N; datum WGS84, Zona 19 Sur; 4.621 m.s.n.m.) fue el décimo y ultimo pozo perforado en el marco de la “fase de construcción” del proyecto y el séptimo de producción. La dirección del pozo (desviado) fue N165° y la inclinación final 24° (con un punto de inflexión a 928 m). Alcanzó una profundidad final medida de 2.000 m (1924 m TVD), significativamente menor con respecto a los 2.640 m programados, eso gracias a la alta inyectividad encontrada.
La perforación del pozo CP-2B se llevó a cabo en aproximadamente dos meses, desde el 1 de octubre hasta el 4 de diciembre de 2017.
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El perfil técnico del pozo se resume en la siguiente tabla:
Fase Casing/Liner
Ø (“) de (m med) a (m med) Ø (“) de (m med) a (m med)
30 0 103 24 1/2 0 99
23 103 450 18 5/8 0 447
17 1/2 450 910 13 3/8 0 905
12 ¼ 910 2000 9 ⅝ 852 2000
Tabla 28: Perfil técnico del pozo CP-2B al término de la etapa de perforación.
La secuencia litio-estratigráfica observada en el pozo CP-2B se informa a continuación:
Profundidad Medida Profundidad Vertical Unidad Geológica de (m) a (m) de (m) a(m)
DEPÓSITOS NO CONSOLIDADOS 0 20 0 20
VOLCANITAS RECIENTES 20 160 20 160
BRECHAS Y LAVAS ANDESÍTICAS 160 1025 160 1025
TOBAS LÍTICAS 1025 1500 1025 1468
TOBAS DACÍTICAS 1500 1600 1468 1558
Tabla 29: Secuencia lito-estratigráfica del pozo CP-2B (antes de la PTC).
Por otro lado, el estudio de los minerales hidrotermales de este pozo conduce a definir diferentes Facies de Alteración, según informado en Tabla 30:
Zonas de Alteración Profundidad medida Profundidad vertical
Hidrotermal de (m) de (m) a (m) de (m)
ZONA NO ALTERADA O A “CEOLITAS” 0 65 0 65
FACIES ARGILICA 65 215 65 215
FACIES TRANSICIONAL 215 910 215 910
FACIES PROPILÍTICA 910 1600 910 1558
Tabla 30: Mineralogía de alteración hidrotermal en pozo CP-2B (antes de la PTC).
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Mediante la prueba de inyección realizada al final de la perforación, el índice de inyectividad total del pozo
CP-2B se calculó en 20 m3/h/bar, un valor muy superior al de los dos pozos adyacentes y perforados desde la misma plataforma 2. La fractura principal se identificó a 1915 m de profundidad medida
(1846 m TVD).
Cabe recordar que el pozo CP-2B - así como el CP-2A (ver párrafo anterior) - son pozos de “back up” y no serán inmediatamente utilizados para alimentar la planta geotermo-eléctrica. Pruebas de producción del CP-2B, así como logs estáticos de T&P son previstos para el inicio del 2019.
8.11. RESULTADOS DE ANALISIS GEOQUÍMICAS DE LOS FLUIDOS DE LOS POZOS
El sistema geotérmico de Cerro Pabellón no tiene manifestaciones hidrotermales visibles (excepto por 2 fumarolas en la cumbre del Cerro Apacheta, de claro origen volcánico, ver capítulo 2 para detalles), por ende, en la etapa exploratoria del proyecto no fue posible conocer las características químicas ni inferir - mediante geotermometría - la temperatura de los fluidos profundos contenidos en el reservorio.
Con la perforación de un total de 13 pozos, 4 en exploración y 9 en la etapa de construcción se ha finalmente podido tomar distintas muestras de los fluidos que caracterizan este sistema geotérmico. Muestras para análisis de la composición química (aniones/cationes), el pH, alcalinidad y otros parámetros como la conductibilidad eléctrica y han sido tomadas tanto para la fase liquida (salmuera) como para la fase vapor de los siguientes pozos: CP-1, CP-1A, CP-5, CP-5A y CP-6 o sea los pozos que efectivamente han sido o están siendo conectados a la planta geotérmica (con excepción de unas muestras del CP-2 que se tomaron aun si el pozo fue descartado para producción). Adicionalmente se han tomado muestras de los gases no condensables y de la relación gas/vapor (G/V) o sea del contenido (% m/m) en la fase aeriforme de gases como el CO2 y el H2S, entre otros.
Los valores promedios de la composición química de estos fluidos se sintetizan en las tablas a continuación.
A) SALMUERA – El fluido promedio producido se puede clasificar como alcalino-clorurado, una composición típica de los reservorios geotérmicos, con un pH próximo a la neutralidad (~ 6,9) en la salmuera separada del fluido bifase que sale de los pozos. En las Tablas 23 y 24 se reportan
los datos promedio de la salmuera de los pozos arriba mencionados (incluye pH, conductividad, alcalinidad, cationes y aniones), distinguiendo entre salmuera producida y reinyectada.
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- = SiO2 pH H2S Cond. Alc. Alc rit. Na K Ca Mg Cl SO4 SALMUERA tot mg/l mS/cm meq/L HCl mg/l
Promedio Producción 6,90 45 32791 0,9 0,3 6488 1031 809 0,3 12300 45 522
Promedio Reinyección 5,75 36 23544 0,9 0,5 4487 573 564 0,2 8113 26 326
Tabla 23: Composición química de la salmuera producida por los pozos – valores promedios (parte 1)
Cabe señalar que la baja concentración del catión Mg++ se relaciona a menudo con una eficaz circulación
- del fluido geotérmico mientras que la del ion bicarbonato HCO3 está ligada a las bajas cantidades de
CO2, a su vez relacionadas a la baja relación gas-vapor (G/V) del campo de Co Pabellón, que promedia un 0,76% como detallado más adelante. La casi total ausencia del ion bicarbonato impide de hecho la formación y sucesiva precipitación de calcita, elemento sin duda positivo a fines incrustaciones, en la zona caliente del interior de los pozos de producción, cabezales y primeros metros de gathering. La
salinidad promedio es de unos 22.000 ppm, con el contenido mayor del ion Cl-. El catión predominante
+ + es el Na (6500 ppm), seguido por el K (1000 ppm). El contenido promedio de SiO2 es de 520 ppm.
+ - - H3BO3 NH4 Li Rb Cs Sr Sb As Fe F Br SALMUERA mg/l
Promedio Producción 2425 4,4 64 9 37 16 4,0 84 0,2 3,7 14
Promedio Reinyección 1671 6,0 48 6 25 12 0,7 66 2 1.5 10
Tabla 24: Composición química de la salmuera producida por los pozos – valores promedios (parte 2)
En la salmuera de reinyección todo es más diluido en aproximadamente un 30-40%. Suponiendo una temperatura de unos 90-95 °C a la salida de la planta binaria y hacia la zona de reinyección, la composición química del fluido arriba descrita conduce a un valor del índice de saturación de la sílice de aproximadamente 1,65. Según cálculos, de eso derivaría un tiempo de nucleación de la sílice bastante largo, entre 1,5 y 15 horas. Se confirmaría por ende la posibilidad de incrustación por sílice en las porciones más frías del gathering system (reinyección), fenómeno que sin embargo no debería ser muy
invasivo.
B) GASES NO CONDENSABLES Como ya fue mencionado, la Tabla 25 muestra que el contenido en gas en el fluido geotérmico de Co. Pabellón es muy bajo (en promedio ~ 0,76 % m/m).
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Pozo CP-1 CP-1A CP-2 CP-5 CP-5A CP-6
G/V (% m/m) 0,54 1,26 0,61 0,84 0,70 0,62
Tabla 25 – Razón gas-vapor de los pozos productores de Cerro Pabellón
En la Tabla 26 más abajo, se reporta el análisis de los gases extraídos de los pozos de Cerro Pabellón muestreados hasta la fecha (% V/V).
H2 O2+Ar N2 CH4 CO2 H2S CO He GASES % V/V ppm 0,13 0,45 2,65 0,08 96,02 0,26 2,8 13,6
Tabla 26 – Composición de gases no condensables en los pozos de Cerro Pabellón
Como es posible observar, el contenido de CO2 promedia un 96%. Se puede por ende decir que prácticamente casi la totalidad del gas del campo de Co Pabellón es CO2.
Claramente, aun si presente en cantidades bajas, el H2S es un gas a tener bajo control tanto por su peligrosidad cuanto por el aporte de azufre al sistema de piping y relacionadas posibles incrustaciones por Sulfatos de As y Sb.
C) VAPOR (CONDENSADO) Por lo que es el análisis del “condensado del vapor”, los resultados promedios de todos los pozos muestreados se reportan en las Tablas 27 y 28. No se observan variaciones significativas entre pozos ni entre muestras tomadas en distintos momentos.
- = pH H2S Cond. Alc. Alc rit. Na K Ca Mg Cl SO4 H3BO3 VAPOR mg/l mS/cm meq/L HCl mg/l 5,27 10,90 54,74 0,37 0,17 1,82 0,43 0,54 0,06 4,01 1,98 12,85
+ - - NH4 Li Rb Cs Sr Sb As Al Fe F Br VAPOR mg/l 4,34 0,01 0,00 0,01 0,01 0,01 0,18 0,01 3,43 0,11 0,04
Tablas 27 y 28 – Composición química del vapor producido por los pozos – valores promedios
Todos los iones son claramente mucho más diluidos que en la salmuera.
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9. DISCUSIÓN GENERAL
9.1. ASPECTOS GEOLÓGICOS
El estudio de los recortes obtenidos de los pozos perforados en la etapa de construcción (Capítulo 8, y ubicación en Fig. 18) ha permitido progresar en el conocimiento geológico del Sistema Geotérmico de Cerro Pabellón. A continuación, en la sección 9.1.1 se discute los aspectos estratigráficos y estructurales y en la sección 9.1.2 los aspectos relacionados a la alteración hidrotermal.
N Reinyección
Producción
Producción
Reinyección 1 Km
Figura 18. Ubicación de los pozos perforados para la Central Geotérmica Cerro Pabellón.
9.1.1. Estratigrafía, volcanología y tectónica y su relación con el sistema geotérmico
Gracias al estudio de los recortes obtenidos de los nuevos pozos perforados en la etapa de construcción (ver párrafos 5.1 a 5.10), se ha podido reconstruir mejor la lito-estratigrafía del subsuelo, siguiendo la nomenclatura utilizada para los 4 pozos exploratorios (ver párrafo 3.1) y agregando una nueva unidad (encontrada a mayor profundidad). Estas unidades son, de techo a base:
1. Depósitos Inconsolidados o No Consolidados (DI) 2. Volcanitas Recientes (VR)
3. Brechas y Lavas Andesíticas (BLA) 4. Tobas Líticas (TL) 5. Tobas Dacíticas (TD) 6. Lavas Andesítico Dacíticas (LAD)
7. Tobas Dacíticas y Areniscas Rojizas (TDAR)
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La estratigrafía puede apreciarse de mejor forma en el diagrama de correlación del total de pozos del campo geotérmico, presentado en Fig. 19. A continuación, se discute el significado geológico de estas unidades (no solamente lito-estratigráfico), sucesivamente se presenta una reconstrucción de la historia volcanológica y tectónica del área y sus implicancias en el desarrollo del sistema geotérmico.
Depósitos No Consolidados: Corresponde a la unidad homónima identificada en la exploración de superficie y tendría una edad Pleistoceno Superior – Holoceno, por sobre yacer a la Unidad de Volcanitas Recientes, de edad Pleistoceno Superior. Está presente en todos los pozos perforados en el proyecto, con un espesor entre 20 y 65 m al interior del graben y 0 a 40 m fuera del él, lo que resulta coherente con el relieve deprimido de la Pampa Apacheta con respecto al terreno al exterior del graben, pero también una subsidencia activa al interior del Graben Pabelloncito, tal como indica la presencia de sismos corticales con mecanismo de falla normal, registrados por Belmonte (2002), en este sector de la cordillera occidental.
Volcanitas Recientes: Esta unidad corresponde a la unidad “Ignimbritas Modernas” de la exploración de superficie (Rivera et al., 2007; ENG, 2007) que incluye a la Ignimbrita Aguilucho como su techo. Se ha estimado una edad Pleistoceno Superior por correlacionarse al descabezamiento del Volcán Apacheta I (0,91 ± 0,14 Ma, en domo Cachimba; Rivera et al., 2007; ENG, 2007), previo a la extrusión de la lava domo de cumbre y la lava domo del flanco W del Cerro Apacheta (0,7 ± 0,2 Ma; Rivera et al., 2007; ENG, 2007), lo que recientemente se confirma con una datación de 1,024 ± 0,033 Ma para la Ignimbrita Aguilucho, en la quebrada homónima (40Ar/39Ar en biotita; Sellés y Gardeweg, 2017). Está presente en todos los pozos, bajo la unidad anterior y también expuesta en superficie en varios puntos al NE del graben. Presenta un espesor de 109 a 125 m al interior del graben y 100 a 130 m afuera (prácticamente igual) y se presenta cortada por la falla de borde NE del graben, junto al camino principal, indicando probablemente una deposición original sobre un graben temporalmente colmatado y una posterior reactivación de la falla (previo a la extrusión del Domo Pabellón).
Brechas y Lavas Andesíticas: Esta unidad se correlacionaría en edad con la unidad “Edificios Volcánicos
Moderadamente Erosionados” identificada en la exploración de superficie (Rivera et al., 2007; ENG, 2007; PPlve; Pleistoceno Superior) y probablemente engrane lateralmente con ella. En los pozos de Cerro Pabellón presenta un espesor entre 470 y 565 m y sólo se encuentra al interior del graben, lo que indicaría que se trata de un depósito sin-tectónico correspondiente a la subsidencia del Graben y que interpretamos como un colapso gravitacional, tal como observaron regionalmente Tibaldi et al. (2009) en las partes más altas del Cordón Volcánico del área de Uyuni – Salar de Atacama. Los depósitos de esta unidad corresponden principalmente a productos volcánicos del Cerro Apacheta-Aguilucho y Cordón Inacaliri, así como a depósitos aluviales, de lahares y de avalanchas (Godoy, et al., 2017) posiblemente gatilladas por actividad de la falla de borde SW del graben, intrusiones someras de magma en dicha zona de falla o por el debilitamiento de los edificios volcánicos producto de la fuerte alteración hidrotermal (p.e. Tibaldi et al., 2006, Vezzoli et al., 2008).
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Figura 19. Diagrama de correlación estratigráfica de los pozos del proyecto Cerro Pabellón.
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Tobas Líticas: Esta unidad se correlacionaría en edad con las unidades “Edificios Volcánicos Altamente Disecados” (Mioceno Superior Plioceno) y “Volcanitas Antiguas” (Mioceno Superior), identificadas en la exploración de superficie (Rivera et al., 2007; ENG, 2007). Esta unidad tiene un importante espesor fuera del graben (1.372 m en CP-4 y 2.095 m en CP-10) y se acuña rápidamente hacia los pozos CP-1, CP-2 y CP-5A, casi desaparece en el CP-6 y no se observa en el CP-3. Lo anterior junto a su litología dominante ha llevado a interpretar este depósito como sin-tectónico de una fase compresiva, del Mioceno Superior al Plioceno, al igual que en los trabajos de Tibaldi et al. (2009) y como sugerido por
Charrier et al. (2013) en la zona del proyecto o por Charrier et al. (2009) al sur del área del proyecto. Presenta también una importante intercalación de ignimbritas y niveles de lavas. Alternativamente, el gran espesor de esta unidad podría explicarse de otras dos formas: a) la existencia de un graben cruzado y anterior al graben de Apacheta, tal como se hipotetizó después de la etapa exploratoria (ver capítulo 4, supuesto “Graben Quebrada La Perdiz”). Sin embargo, la discordancia de este modelo con las fases tectónicas reconocidas en la región y con la posición, cota o “datum” de las unidades geológicas reconocidas en los pozos, resta algo de confiabilidad a esta hipótesis; b) la presencia de un foso de caldera, como los que se observan en superficie a pocos kilómetros de distancia, en territorio boliviano, y que han sido descritas por diversos autores (p.e. Salisbury et al., 2010), pero se carece de mayores antecedentes para afirmarlo.
Tobas Dacíticas: Por su litología, posición estratigráfica y ubicación, esta unidad se correlaciona con la unidad “Volcanitas Antiguas – Subunidad 2” (Mioceno Superior) de la exploración de superficie (Rivera et al., 2007; ENG, 2007). En los pozos del interior del graben presenta un espesor aparente de 400-455 m y de 305 m en los pozos al exterior; esta diferencia se estima que responde a la intersección oblicua de los pozos internos al graben con esta unidad (y en menor medida a diferencias localizadas de espesor real) producto de la deformación compresiva del Mioceno Superior – Plioceno, descrita en el punto anterior.
Lavas Andesítico-Dacíticas: Por su posición estratigráfica y ubicación, esta unidad se puede correlacionar con la unidad “Volcanitas Antiguas” (Mioceno Superior; Rivera et al., 2007; ENG, 2007). En los pozos del interior del graben presenta un espesor aparente de 110-268 m y en los pozos al exterior del graben de 110-147 m; esta diferencia se estima que responde a la disposición no horizontal de esta unidad en los pozos internos al graben, producto de la deformación compresiva del Mioceno Superior – Plioceno, descrita anteriormente.
Tobas Dacíticas y Areniscas Rojizas: Esta unidad no se correlaciona con ninguna unidad reconocida en la exploración de superficie (Rivera et al., 2007; ENG, 2007), pero por su litología, posición estratigráfica y ubicación, se correlacionaría con los Estratos del Cerro del Diablo del Mioceno Inferior (Sellés y Gardeweg, 2017), que afloran en el cerro homónimo al norte del Volcán San Pedro (fuera del área de estudio y 32 km al ONO de Pampa Apacheta) o con la Formación San Pedro (Oligoceno a Mioceno Inferior; Marinovic y Lahsen, 1984; Flint et al., 1993; Kape, 1996), que ha sido reconocida en el área de
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El Tatio (45 km al S; p.e. Marinovic y Lahsen, 1984) y aún más al sur, en el área al norte del Salar de Atacama. En el área de Cerro Pabellón presenta un espesor mínimo aparente de 255-280 m (limitando en la base con la pérdida total de circulación) en los pozos del interior del graben y de 360-378 m (limitando en la base con la pérdida total de circulación o el fondo de la perforación) en los pozos al exterior del graben; esta diferencia respondería posiblemente a la falta de información, producto de las limitaciones propias de las perforaciones.
En base a lo anterior, la evolución volcanológica y estructural del área en estudio se podría resumir en 6 etapas:
1. Etapa 1 (Oligoceno – Mioceno Temprano): Deposición de sedimentos detríticos finos de origen volcánico de la Formación San Pedro en un ambiente lacustre.
2. Etapa 2 (Mioceno): Deposición de lavas andesítico-dacíticas del Mioceno e ignimbritas del Mioceno Superior, de la unidad Volcanitas Antiguas – Subunidad 2.
3. Etapa 3 (Mioceno Tardío – Plioceno): Deformación de las unidades más antiguas en forma de anticlinal, por sobre una estructura de pop-up, a causa del movimiento de corrimientos profundos de vergencia principal hacia el Noreste, durante la fase tectónica compresiva del Mioceno Tardío a Plioceno, contemporánea a la deposición de la unidad Tobas Líticas y a la extrusión de la unidad Volcanitas Antiguas – Subunidad 1 (Mioceno Tardío) y luego la unidad Edificios Volcánicos Altamente Disectados (Mioceno Tardío – Plioceno; Cerros, Colorado, Lailai y de Colana) con sus centros de emisión ya alineados NO-SE.
4. Etapa 4 (Plioceno - Pleistoceno Inferior): Comienza la deposición de la unidad Edificios Volcánicos Moderadamente Erosionados - Subunidad 1 (Cerros Apacheta – Aguilucho y Cordón de
Inacaliri) con orientación aproximada NO-SE y en forma contemporánea se forma el Graben Pabelloncito o Apacheta, de igual orientación, y se deposita el relleno sin-tectónico correspondiente a la unidad de Brechas y Lavas Andesíticas, conformado por volcanitas del Cerro Apacheta – Aguilucho, depósitos aluviales, de lahares y avalanchas, además de intercalaciones lagunares y posiblemente fluviales.
5. Etapa 5 (Pleistoceno Inferior): Descabezamiento del Cerro Apacheta contemporáneamente a la deposición de la unidad Volcanitas Recientes o Ignimbritas Modernas, que culmina con la deposición de la Ignimbrita Aguilucho en la Pampa Aguilucho (SW), en la Pampa Apacheta (SE, zona plana al interior del graben) y por sobre el graben colmatado en el borde NE, hacia Quebrada Perdiz. Extrusión de las lavas domo de cumbre, flanco SW y flanco S del Cerro Apacheta (Domo Cachimba).
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6. Etapa 6 (Pleistoceno Medio a Holoceno): Sigue la extensión localizada y subsidencia del graben, cortando la falla de borde NE a la Ignimbrita Aguilucho y formándose un pequeño graben apical en la cumbre del Cerro Apacheta. Extrusión del Cerro Aguilucho y los domos Chac-Inca y Pabellón. Deposición de la unidad Depósitos No Consolidados (principalmente aluviales y lagunares) en Pampa Apacheta, incluyendo al menos dos avalanchas de detritos en el flanco NE del Cerro Apacheta – Aguilucho, y morrenas y glaciares de roca más modernos a recientes.
Partiendo de la evolución tectónica del área, ha sido posible construir un modelo estratigráfico-estructural plausible, en donde destacan un basamento terciario plegado en un anticlinal, el cual subyace a la estructura extensional del Graben de Apacheta. Este modelo es representado a continuación por la sección geológica de Fig. 20.
C’
C
Figura 20. Perfil geológico CC’, de orientación suroeste (Cerro Lailai) a noreste (Quebrada Perdiz), pasando por el domo Cachimba en el flanco sur del Cerro Apacheta, Pampa Apacheta y Domo Pabellón.
Como consecuencia de la evolución estructural del área, es posible esperar condiciones de buena permeabilidad asociada principalmente a las fallas normales que limitan el graben, fallas secundarias al interior de éste y la zona de daño nororiental del anticlinal, facilitando la circulación de fluidos en el reservorio del sistema geotérmico, tal como en buena parte se va delineando con la ubicación de las principales fracturas identificadas en los pozos (Fig. 21).
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Figura 21. Correlación espacial entre fallas normales que limitan el graben, fallas secundarias al interior de éste y la zona de daño NE del anticlinal, con las fracturas identificadas en los pozos (discos celestes).
Asimismo, la geometría de las fallas de borde del graben y la acomodación de bloques en la etapa distensiva, podría haber generado “espacios” a unos 4.000 m de profundidad (respecto a la cota de la Pampa Apacheta) bajo el Cerro Apacheta – Aguilucho, facilitado el eventual emplazamiento de una cámara magmática somera, que habría alimentado la extrusión de los domos del Cerro Apacheta y posteriormente los domos Chac-Inca y Pabellón (para referencias ver Fig. 1, al principio de este documento, y Fig. 22).
Esta hipótesis es coherente con los resultados de algunos estudios geotermo-barométricos realizados en anfíbolas de los domos del área, que apoyan la existencia de cámaras magmáticas a 3-7 km y a 10-14 km de profundidad (Piscaglia, 2012), las que a su vez estarían relacionadas al Altiplano Puna Magmatic Body (APMB; según Chmielowsky & Zandt, 1999; Zandt et al., 2003). Esta cámara magmática, podría constituir la principal fuente de calor del sistema geotérmico (Fig. 22).
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Figura 22. Una posible cámara magmática podría estar emplazada unos 4000 m bajo el nivel del terreno en Pampa Apacheta y constituiría la principal fuente de calor del sistema geotérmico (circulo verde).
9.1.2. Alteración hidrotermal
Similarmente a lo expuesto en el capítulo anterior para los aspectos lito-estratigráficos, a partir del estudio de los recortes obtenidos de los pozos, también se han podido identificar 4 facies de alteración hidrotermal, equivalentes a las encontradas también en los pozos exploratorios y que se presentan en el diagrama de correlación de la Fig. 23. Estas facies corresponden a:
Nivel no alterado (o con alteración supérgena)
Nivel de alteración argílica
Nivel transicional argílica-propilítica
Nivel de alteración propilítica
Una descripción detallada de los minerales y de las características reológicas y de permeabilidad/impermeabilidad de estos niveles de alteración se encuentran en los Capítulos 6.1 y 8, tratándose de hecho de las mismas facies que ya se encontraron en los 4 pozos de Exploración.
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Figura 23. Diagrama de correlación de facies de alteración hidrotermal en los pozos de Cerro Pabellón.
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Tal como se puede apreciar en el diagrama de correlación, la zona propilítica presenta una geometría de cúpula, con su ápice centrado en el polo de los mejores pozos productores (“núcleo”; plataformas 1,
5 y 6), es decir la zona más caliente, en donde las isotermas conforman también una geometría en forma de cúpula. Los flancos de la cúpula conformada por el techo de la alteración propilítica caen hacia los pozos más “periféricos” (plataformas 3, 4 y 10), aun si hay una menor coincidencia con la geometría actual de las isotermas, respecto a lo observado en el “núcleo”. Los pozos de la plataforma 2 se presentan en un estado intermedio entre los anteriores conjuntos.
Es posible observar además como la capa-sello, conformada por la zona argílica y la zona transicional, se presenta con espesores de 265-390 m en el núcleo productor y bastante mayores en la zona periférica (1.000 m en CP-3 y hasta 1.440 m en CP-4 y 4A). El mayor espesor de la zona transicional se observa en los pozos fuera del graben (plataformas 4 y 10).
Tal como se podría esperar, debido al comportamiento geomecánico competente de las rocas en facies propilítica, casi la totalidad de las fracturas productoras del reservorio están ubicadas en dicha zona (discos celestes en Fig. 24), con la sola excepción de la fractura más somera del pozo CP-2 (725 m) que se encuentra en la zona transicional (y que de hecho fue descartada por ser relativamente fría) y una fractura a 1303 m de muy baja inyectividad en el CP-4A.
Figura 24. Correlación espacial en 3D entre facies de alteración y las fracturas identificadas en los pozos. En los pozos, se representa la zona no alterada en blanco, zona argílica en amarillo, zona transicional en verde claro y zona propilítica en verde oscuro; el gris al fondo de los pozos representa falta de información por pérdida total de circulación o PTC. Las fracturas están representadas por los discos celestes.
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9.2. TEMPERATURAS, ALTERACIÓN HIDROTERMAL Y MAGNETOTELÚRICA
Las temperaturas medidas en los pozos, la alteración hidrotermal encontrada en profundidad (ver también 9.1.2) y los datos de resistividad eléctrica del subsuelo provistos por la magnetotelúrica (3DMT) son parámetros interesantes a analizar y a comparar entre ellos.
Esta comparación resulta útil en cuanto, como ya mencionado en el Capítulo 4, los datos de resistividad 3DMT responden principalmente al estado de alteración hidrotermal de la roca (a su vez relacionado con las temperaturas) y menos a la presencia de fluidos geotérmicos. Es cierto que algunos sectores del reservorio (posiblemente más porosos o permeables) pueden hacer excepción y manifestarse con su baja resistividad en el modelo 3DMT, pero generalmente estos sectores son bastantes localizados en términos volumétricos. A continuación, utilizando los datos de todos los pozos perforados (etapa exploratoria más etapa de construcción) veamos cómo se relacionan temperaturas, alteración y resistividad eléctrica.
9.2.1. Distribución 3D de las temperaturas
A partir de los perfiles estáticos de temperatura en pozo ya comentados en los párrafos 6.2 y de 8.1 a 8.10 se ha podido reconstruir un modelo 3D de las temperaturas del campo geotérmico Co Pabellón. Esta reconstrucción se muestra en la Fig. 25 mediante la representación tridimensional de 3 isotermas que clásicamente definen el ambiente de reservorio de alta entalpía apto para la generación geotermo- eléctrica: la isoterma 220, la 230 y la 240 ºC (amarilla, naranjo y roja respectivamente).
Limite NE Graben
Limite SO Graben
Figura 25. Distribución tridimensional de las temperaturas medidas en los pozos. Se representan las isotermas 220 (amarilla), 230 (naranja) y 240 ºC (roja) típicamente asociadas al ambiente de reservorio. En celeste las fallas de borde del Graben.
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Como es posible observar en figura, las isotermas forman una cúpula que se levanta en correspondencia de los pozos “1”, “5” y “6”, los pozos que de hecho han mostrado mayor potencial en termino de producción de fluidos y entalpia total (MWt). Este sector donde las isotermas se levantan hacía la superficie se ubica al interior del graben de Apacheta y más específicamente hacia el borde NO del mismo y al sur del Cerro Pabellón. Hacia los pozos “2” y “3” las isotermas bajan paulatinamente mientras que la caída hacia los pozos “4” y “10” es mucho más repentina. De este simple análisis pareciera que el graben juega un rol importante en el desarrollo del campo geotérmico en estudio y que su sector más activo (por lo menos hoy en día) en términos de temperaturas y convección de fluidos este ubicado en correspondencia de los pozos “1”, “5” y “6” (“núcleo caliente” del campo actualmente conocido).
9.2.2. Distribución 3D de la alteración hidrotermal
En el capítulo 9.1.2 ya se ha discutido en detalle las características de la alteración hidrotermal reconocida en los recortes y se han hecho correlaciones entre pozos (ver Fig. 23 y 24). Justamente analizando estas figuras se nota como - de forma similar a lo que pasa con las temperaturas medidas - también la alteración
“se levanta” en ciertos sectores del campo, sobre todo si se observa el techo de la alteración propilítica, más típicamente asociada a las condiciones de alta temperatura y por ende de posible reservorio útil para generación geotermo-eléctrica.
Limite NE Graben
F. Propilítica
F. Propilítica Limite SO Graben
Figura 26. Distribución en 3D de las facies de alteración hidrotermal. El techo de la propilítica se levanta en correspondencia del núcleo caliente de los pozos “1”, “5” y “6”.
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9.2.3. Síntesis interpretativa de la magnetotelúrica (3DMT)
Antes de comparar los 3 parámetros temperaturas, alteración hidrotermal y resistividad eléctrica se sintetiza brevemente a continuación la interpretación del modelo de resistividad 3DMT (ya discutida en los capítulos 5 y 7, a los cuales se remanda para ulteriores detalles). La magnetotelúrica individua en Co Pabellón dos clara electro-estructuras (Fig. 27):
Co Apacheta
Co Pabellón
Figura 27. Sección 3DMT transversal al Graben de Apacheta en correspondencia del pozo CP-1.
A) Un marcado conductivo (1-5 ohm.m) sub-horizontal y superficial (con 600-700 m de espesor en el centro del graben), relacionado en su mayoría con la capa sello del sistema geotérmico (arcillas).
B) Un resistivo profundo (>50-100 ohm.m) con prevalente geometría de “cúpula”, interpretado ser el reflejo de la transición a la zona de alteración hidrotermal de tipo propilítica y tal vez como posible zona de “upflow” vertical de fluidos de alta temperatura a lo largo de fallas de alto ángulo muy escasamente interconectadas.
Además de estas 2 estructuras parece ser visible una tercera electro-estructura, muy circunscrita y de tamaño reducido (estimable en unos 2 km3) y de tipo moderadamente conductivo (unos 5-10 ohm.m, indicada en Fig. 27 como “FDS”).
Se piensa que esta electro-estructura pueda representar un “sector del reservorio” (reservorio por lo general resistivo por propilitización) donde los fluidos calientes y salinos a alta temperatura logran bajar
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la resistividad total del “conjunto agua-roca” debido a una posible mayor porosidad y/o permeabilidad local de la roca de caja.
9.2.4. Correlación entre los tres parámetros arriba descritos
En las Figs. 28a y 28b se muestra la correlación en 3D entre temperaturas medida en pozo, alteración hidrotermal observada y resistividad eléctrica entregada por la 3DMT.
Los elementos tomados en cuenta para esta correlación son:
La isoterma 220 ºC (superficie amarilla) que típicamente marca el inicio del “campo de estabilidad”
de la facies de alteración propilítica y que de alguna forma es también un parámetro de distinción
entre campos geotérmicos de alta y baja entalpía.
La distribución de la facies propilítica misma (a lo largo de la traza de los pozos, en verde oscuro)
elemento clásicamente asociado al ambiente de reservorio, como mencionado anteriormente.
El techo del resistivo MT, este último también asociado - en la literatura geotérmica - con la
“signature” de la facies propilítica, por lo menos en aquellos sectores del sistema geotérmico donde
la interpretación de la magnetotelúrica sigue el modelo RDS (ver capítulo 2 para detalles).
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Hacia Co Apacheta (NO del núcleo caliente)
a
Cerro Apacheta Limite NE Graben
Limite SO Graben b
Figuras 28a y 28b. Temperaturas medidas (isoterma 220 ºC en amarillo), techo del resistivo MT (en azul) y facies propilítica a lo largo de la traza de los pozos (verde oscuro). En celeste en Fig. 28a las fallas principales del Graben Pabelloncito.
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Como es posible observar de las figuras, sobretodo la 28b, en el “núcleo caliente” del campo geotérmico
(pozos 1, 5, y 6) hay buena correlación entre el andamiento de la isoterma 220 ºC y el inicio de la facies propilítica. Se trata de la” zona levantada en forma de cúpula” ya mencionada en los párrafos anteriores. Lo que llama la atención es que en esta zona el techo del resistivo se hunde y anda en
“contra-tendencia” con temperatura y propilitización.
Parece que en este sector específico del campo de Co Pabellón el modelo MT “RDS” - donde la alta resistividad eléctrica es el reflejo de la alteración propilítica - no funciona. La única forma de encontrar una correlación entre los 3 parámetros de interés en el “núcleo del campo” es admitiendo que en este sector el reservorio es más permeable / poroso y que por ende los fluidos calientes y salinos sí logran bajar la resistividad del conjunto agua-roca (interpretación “FDS” de la magnetotelúrica).
Se trataría de un sector promisorio donde se ha desarrollado buena permeabilidad y convección y por ende un conductivo eléctrico en correspondencia de una zona propilitizada (de por sí resistiva).
Afuera del “núcleo caliente” o sea hacia la periferia del campo actualmente conocido se observan dos situaciones distintas:
A) Dentro del graben (caso del pozo 3 y parcialmente de los “pozos 2”) la correlación entre temperatura y alteración es buena y también la de ambos parámetros con la resistividad eléctrica es razonablemente buena. Admitiendo un cierto grado de aproximación (por el hecho que la magnetotelúrica entrega un dato indirecto que tiene ciertos límites de resolución sobre todo al aumentar de la profundidad de investigación), allí donde inicia la fase propilítica el ambiente se vuelve resistivo y allí también pasa la isoterma 220 ºC. Desde el punto de vista de la MT se trataría de un ambiente típicamente “RDS”. Para fines de prospecciones de zonas todavía no exploradas con la perforación, el sector hacia el Cerro
Apacheta, dentro del graben, a oeste de los “pozos 2” podría representar un interesante sector de expansión (techo del resistivo levantado, temperaturas de por lo menos de 220 ºC y muy probable propilitización).
B) Fuera del Graben (caso de los “pozos 4 y 10”) no se observa ninguna correlación significativa entre los tres parámetros de interés. El resistivo MT está algo más profundo del techo de la zona propilitizada y las temperaturas caen notoriamente. Pareciera que estamos frente un límite lateral importante del campo geotérmico de Co Pabellón. Quizás en el pasado hubo mayor temperatura también en correspondencia de este sector afuera del graben y hacia el NE, pero hoy en día esta zona parece apta para reinyección, pero poco (o nada) para producción.
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9.3. MODELO CONCEPTUAL 3D DEL CAMPO GEOTERMICO
En base a lo expuesto en los párrafos 9.1 y 9.2 mediante el análisis del ambiente tectónico y estructural, de las zonas de daño producidas por esto, de la estratigrafía, la distribución de la alteración hidrotermal, de las temperaturas en los pozos y del dato indirecto de prospección magnetotelúrica el modelo conceptual del campo geotérmico Co Pabellón inicia a tomar forma.
A continuación - por puntos - se resumen los aspectos salientes de este modelo y al final del párrafo se muestra una imagen 3D (Fig. 31) que resume el estado actual del conocimiento científico de la zona en estudio, incluyendo también algunas hipótesis sobre posibles expansiones futuras del aprovechamiento del local recurso geotérmico.
a) El Graben Pabelloncito (o de Apacheta) juega un rol fundamental en el desarrollo de sistema
geotérmico. Eso debido a la situación distensiva que facilita el emplazamiento de magma a baja
profundidad (como testificado por las manifestaciones volcánicas recientes) y el ascenso de fluidos
calientes a lo largo de fallas de probable alto ángulo.
b) La compleja evolución tectónica del área - anterior y contemporánea - a la formación del graben
habrían provocado una o más zonas de daño, favorables al emplazamiento y convección de fluidos
geotérmicos, eso especialmente hacia el borde NE del graben mismo en las cercanías del local Domo
Pabellón.
c) La distribución de las temperaturas medidas en pozo demuestra la importancia del sector NE
del graben, con temperaturas de hasta 250 ºC a baja profundidad (400-800 m) en correspondencia
de los pozos CP-1, 1A, 5, 5A, 6 y 6A (el “núcleo caliente” del campo).
d) La secuencia de alteración hidrotermal sigue el andamiento de las temperaturas levantándose
hacia la superficie en correspondencia del núcleo caliente con buena correspondencia entre inicio
de la facies propilítica y la isoterma 220 ºC.
e) La magnetotelúrica 3DMT confirma que el “núcleo caliente CP-1, 5 y 6” es una zona anómala y
favorable del campo, evidenciando en correspondencia de estos pozos un sistema tipo “FDS”,
donde la convección debería ser eficaz y la permeabilidad buena (a notar en este sentido el caso del
pozo CP-5 que produce desde tan solo 430 m de profundidad).
f) Siempre la 3DMT, en conjunto con los datos de temperatura y de alteración propilítica observados
en los pozos, abre escenarios favorables de posible expansión del campo también afuera del
núcleo caliente en un ambiente “eléctricamente RDS” donde la isoterma 220 ºC coincide con zonas
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resistivas, por ende, propilitizadas y por ende reológicamente favorables para experimentar
fracturación.
En la Fig. 31 (al final del presente capitulo), que resume el estado del conocimiento actual del sistema
Co Pabellón, se tiene el objetivo de juntar los datos “directos” medidos en pozos (temperaturas, alteración hidrotermal, profundidad de los niveles fracturados) con datos “indirectos” e interpretaciones
(por ejemplo la 3DMT) que GDN ha venido desarrollando durante estos años de estudios del sistema.
Para una mejor comprensión de la Fig. 31 se hace presente cuanto sigue:
1) El techo de reservorio mostrado en figura se compone de dos superficies que se han fusionado entre ellas mediante software de modelación tridimensional. La primera se basa en las temperaturas medidas en los pozos perforados. No tanto en un valor especifico de temperatura (genéricamente > 200
ºC) sino en el andamiento (la forma) de las curvas de “temperatura vs profundidad” que se han obtenido de los logs estáticos en pozo (ver párrafos de 8.1 a 8.10). Donde la temperatura cesa de crecer con la profundidad y se mantiene casi constante quiere decir que la convección es eficaz y estamos en un ambiente de reservorio geotérmico. Este punto de inflexión térmica (detalle en Fig. 29) se ha tomado para todos los pozos perforados y se ha interpolado en 3D.
Punto de Inflexión
Reservorio / Zona con Convección de Fluidos
Figuras 29. El concepto de “punto de inflexión térmica” en un perfil de temperatura en pozo (CP-1).
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La segunda superficie que integra lo que se considera el “techo del reservorio a grande escala” deriva de la transición de conductivo (capa sello) a resistivo (zona propilitizada, posible reservorio) que nos entrega la 3DMT en la periferia de los pozos ya perforados, según el modelo interpretativo RDS que ha demostrado ser válido en estos sectores “periféricos”.
En Fig. 30 se muestra el techo del reservorio a grande escala reconstruido según detallado en los puntos anteriores (modelo térmico + 3DMT). Se nota en color rojo la cúpula de alta temperatura ya mencionada en el 9.2.1 y la otra cúpula relacionada con el “alto de la zona propilitizada” según la 3DMT.
Datos de la 3DMT 2 1 10 3 6 5 4
Datos Térmicos
Figuras 30. Techo del reservorio del sistema geotérmico Co Pabellón según datos medidos + inferidos por la MT3D. En los sectores más favorables (en rojo) el reservorio está a profundidades de 400-800 m
2) Las zonas de MAYOR interés al interior del reservorio para eventuales futuros pozos a perforar se consideran asociadas con la propilitización, dado que todas las fracturas productoras u absorbentes encontradas en los pozos (excepto una) se ubican en esta facies de alteración más que en una específica unidad lito-estratigráfica.
3) Así como el Graben de Apacheta ha demostrado tener un rol muy importante en el desarrollo del sistema geotérmico de Co Pabellón, todo lo que está adentro de las fallas de borde del graben (en gris en Fig. 31) tiene una confiabilidad mayor en el contexto del modelo, sobre todo por lo que concierne los pozos productores. La reinyección podrá seguir haciéndose y extendiéndose también afuera del graben, así como TODOS los pozos, tanto productores como reinyectores - aun cuando no tienen temperatura suficiente - están interconectados hidráulicamente
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Cerro Apacheta (a NO) Domo Pabellón
10 3 4 5 1 6 2
Figura 31. Síntesis del actual conocimiento del sistema geotérmica Cerro Pabellón: las fallas de borde del graben de Apacheta – en gris – tienen un rol fundamental en delimitar el sistema. Al interior del Graben, su sector NE al sur del Domo Pabellón (pozos 1, 5 y 6), se ha confirmado como la zona más promisoria con altas temperaturas (>250 ºC) que encuentran correlación con los datos de alteración hidrotermal observada en pozo y con la resistividad eléctrica provista por la 3DMT. Siempre al interior del Graben los datos indirectos de la magnetotelúrica indicarían como podrían existir sectores interesantes para futuros pozos de producción en correspondencia de la cúpula resistiva que marca el inicio de la facies propilítica (zona roja levantada en primer plano en Figura). Viceversa se considera que el polo de reinyección está correctamente ubicado en la zona de los pozos 4 y 10 y seguirá eventualmente desarrollándose afuera del Graben de Apacheta.
10. CONCLUSIONES
Mediante los estudios hechos desde el 2006 a la fecha, tanto de superficie (2006-2008) como utilizando los datos de los 13 pozos de gran diámetro perforados (2009-2010 y 2015-2018), el sistema geotérmico de Co Pabellón o Apacheta ha podido ser estudiado con un buen nivel de detalle y, aun si quedan datos y tiempo para poder comprenderlo completamente, una buena idea de sus principales rasgos tanto estructurales como estratigráficos, de alteración hidrotermal y de distribución de temperaturas / fluidos ha podido ser sintetizada en las distintas secciones de este documento.
Con el tiempo el modelo conceptual 3D aquí presentado podrá ser refinado mediante la toma de más datos o ulteriores investigaciones / interpretaciones sobre lo que GDN ya tiene a la fecha.
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El graben de Apacheta o Pabelloncito domina el campo geotérmico y es el principal elemento estructural que controla la distribución de los fluidos en profundidad. Los pozos ubicados dentro del graben son más calientes, en particular en el sector NE del graben mismo, justo al sur del Domo Pabellón. Es probable que la falla de borde norte-noreste del graben sea la más activa y el modelo estructural implementado por GDN ubica también una posible “zona de daño” de las rocas del subsuelo en el sector NE del graben, no solo ligada a la falla normal NE, sino también a fracturas muy localizadas, debido a la compleja evolución estructural compresiva-distensiva del área.
Una clara paragénesis de alteración hidrotermal con una facies argílica o arcillosa (que coincide con la capa sello del sistema) sobre yaciente a una facies propilítica (típicamente asociada al ambiente de reservorio) está presente en los recortes obtenidos de los pozos.
Los datos de geofísica 3DMT han sido en buena parte confirmados por los resultados de los pozos, donde el núcleo caliente del campo actualmente conocido se encuentra ubicado en correspondencia de una anomalía magnetotelúrica del tipo FDS. Siempre la 3DMT puede ser un interesante instrumento de prospección para futuras expansiones del campo más allá del área perforada hasta hoy. En particular, el sector al interior del graben hacia el Oeste (Co. Apacheta) queda inexplorado, a pesar de que allí exista una cúpula eléctricamente resistiva importante que podría representar propilitización y por ande potenciales altas temperatura. Cabe señalar además que la facies propilítica es muy favorable geo- mecánicamente (comportamiento reológico frágil) para fracturarse y permitir la circulación de fluidos.
Por lo que son los polos de reinyección, hasta la fecha los resultados han sido muy promisorios con los pozos, tanto dentro del Graben como afuera de él, que han resultado ser permeables e hidráulicamente conectados con el reservorio principal (aun si los que están afuera del graben tienen temperaturas más bajas). Cabe sin embargo señalar que, aun si alejándose del núcleo caliente representado por el
“cluster” de los pozos “1”, “5” y “6” las temperaturas bajan, nunca se han encontrado valores máximos inferiores a 200-210 ºC, tampoco en las más alejadas zonas de reinyección. Esto representa una indicación muy positiva para la etapa de explotación del campo que está por iniciar, cuando de a poco el cono de drenaje inducido por la producción podría iniciar a “llamar” agua de la periferia del sistema.
En términos de producción por pozo y por ende entalpía y MWt, la perforación en Co. Pabellón ha sido totalmente exitosa y permite operar las plantas geotermo-eléctricas a full capacidad, disponiendo al mismo tiempo de un 20-30% de capacidad de reserva.
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