Maestría en Ingeniería de Hidrocarburos · 2025
Evaluación del potencial de generación de energía de los sistemas geotérmico avanzado y mejorado mediante simulación numérica comparativa
Este estudio evaluó el potencial de generación energética de los sistemas geotérmicos mejorado (EGS) y avanzado (AGS) en un mismo yacimiento metamórfico de roca seca, a través de modelos de simulación numérica. El objetivo fue determinar cuál de los dos métodos presenta mayor rendimiento de producción bajo iguales condiciones de formación. Se desarrollaron modelos conceptuales que incluyeron fracturamiento hidráulico, configuraciones de pozos y sensibilidad de variables. Los resultados permitieron comparar la eficiencia de ambos sistemas y establecer cuál ofrece un mejor aprovechamiento del recurso geotérmico de roca seca. La investigación aporta evidencia para orientar decisiones técnicas en proyectos piloto y fortalecer el desarrollo de la geotermia como fuente energética en Colombia en especial en la región de Nereidas ubicado cerca al Volcán Nevado del Ruiz.
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Contenido
- Introducciónp. 10
- Objetivosp. 12
- Objetivo generalp. 12
- Objetivos específicosp. 12
- Marco teóricop. 13
- Generalidadesp. 13
- Marco Legal en Colombia de la Geotermiap. 14
- Contexto de recursos geotérmicos en Colombiap. 15
- Recurso geotérmicop. 19
- Sistemas geotérmicosp. 20
- Sistemas convencionales geotérmicosp. 23
- Sistemas no convencionales geotérmicosp. 24
- Sistemas geotérmicos de roca seca (HDR)p. 25
- Características de los sistemas geotérmicos avanzado (AGS) y mejorado (EGS)p. 27
- Sistemas Geotérmicos Mejorado (EGS)p. 28
- 2.8.1.1 Antecedentes de proyectos EGSp. 31
- Sistemas Geotérmicos Avanzados (AGS)p. 39
- 2.8.2.1 Antecedentes de proyectos AGSp. 41
- Comparación de características de los EGS y AGSp. 42
- 2.10 Variables que influyen en cada sistema AGS y EGSp. 44
- 2.11 Parámetros necesarios para la simulación usando el software CMGp. 46
- Contexto regional geológico del Volcán Nevado del Ruiz y la zona de Nereidasp. 47
- Sistema magmáticop. 51
- Formulaciones Geofísicasp. 56
- Sistema de Fallasp. 65
- Fallas con dirección NE-SOp. 66
- Fallas con dirección NO-SEp. 67
- Pozo Nereidas-1p. 68
- Estructura y estratigrafía – litologíap. 72
- Complejo Cajamarcap. 74
- Conjunto de lavas Pre–Ruiz y Andesitap. 76
- aplicación en el área de Nereidasp. 79
- Modelo conceptual y numéricop. 82
- Condiciones iniciales y construcción de la mallap. 83
- Componentesp. 87
- Pozo Nereidas-1: Condiciones de simuladorp. 88
- Fracturas y límites del modelop. 89
- Demostración de los modelos en CMG de los sistemas EGS y AGSp. 94
- Demostración AGS- Eavor Litep. 94
- Demostración EGS- Utah Forgep. 95
- Fluidos geotérmicos de trabajo (CO2/H2O)p. 97
- configuración de pozosp. 99
- Diseño y terminación de pozosp. 100
- Patrón de pozos y sus condiciones de terminación en fondop. 101
- AGS y EGS con producción de aguap. 102
- Escenarios de producción energéticap. 104
- Entalpía producida con inyección de aguap. 104
- Energía producida con inyección de aguap. 105
- Temperatura y calidad producida con inyección de aguap. 107
- Resultados finales de producción de los sistemas EGS y AGSp. 108
- Sensibilización y optimización del modelop. 111
- Parámetros operacionales sensibilizadosp. 111
- Sensibilización de la entalpía acumuladap. 112
- Sensibilización de la energía acumuladap. 113
- Percentiles de ocurrencia para los escenarios de producciónp. 114
- Conclusionesp. 119
- Recomendacionesp. 122
- Referenciasp. 123
- Tabla 1. Cuadro comparativo de antecedes en el desarrollo de Proyectos EGS y AGSp. 43
- Tabla 2. Cuadro de variables de influencia en proyectos AGSp. 45
- Tabla 3. Cuadro de variables de influencia en proyectos EGSp. 46
- Tabla 4. Dimensiones de la mallap. 84
- Tabla 5. Condiciones iniciales estratigráficas del modelo para cada formaciónp. 85
- Tabla 6. Condiciones generales del modelo estáticop. 86
- Tabla 7. Propiedades del aguap. 88
- Tabla 8. Detalles de completamiento del pozo Nereidas-1p. 89
- Tabla 9. Parámetros del sistema fracturado base y para sensibilizar del modelop. 92
- Tabla 10. Parámetros del tubing de producciónp. 100
- Tabla 11. Detalles de completamiento del pozo inyectorp. 101
- Tabla 13. Resultados caso base y con modificador EGS y AGSp. 109
- Tabla 14. Variación de parámetros a sensibilizarp. 112
- Tabla 15. Probabilidad de producción acumuladap. 114
- Tabla 16. Parámetros óptimos para producción de energía acumuladap. 117
- Figura 1 Distribución del flujo y el recurso geotérmico en América del Surp. 16
- Figura 2 Mapa Preliminar de Gradientes Geotérmicos de Colombiap. 18
- Figura 3 Inventario Nacional de Manifestaciones Hidrotermalesp. 19
- Figura 4 Flujo de calor a nivel mundialp. 21
- Figura 5 Sistemas geotermales de alta y media temperaturap. 22
- mundop. 23
- Figura 7 Sistema geotérmico convencionalp. 24
- Figura 8 Representación de un sistema mejorado geotérmicop. 30
- Figura 9 Transferencia de calor en un sistema fracturado EGSp. 31
- Figura 10 Circulación en un solo pozo para un EGSp. 38
- Figura 11 Trayectoria conceptual diseñada para los pozos AGSp. 40
- Figura 12 Transferencia de calor en un sistema AGSp. 41
- Figura 13 Bloque Geotérmico Cerro Bravo - Cerro Machínp. 49
- Figura 14 Mapa geológico del área de estudiop. 50
- Figura 15 Corte geológico del área de estudiop. 51
- distribución potencial de los fluidosp. 52
- del VNRp. 54
- permeabilidadp. 45
- Figura 19 Sección transversal C-C’ del modelo de permeabilidadp. 56
- y modelos MT 1Dp. 57
- la falla de Nereidas obtenida con el algoritmo de Bostickp. 58
- Figura 22 Zonas de anomalías residuales de susceptibilidad magnéticap. 59
- profundasp. 59
- Figura 24 Mapa de localización sondeos MT modeladosp. 60
- Figura 26 Blancos de perforación en vista superficial del área Nereidasp. 62
- Londoñop. 63
- Londoñop. 64
- Figura 30 Distribución de temperatura simulada de acuerdo con el buzamientop. 66
- Figura 31 Columna descriptiva de las condiciones de Pozo Nereidas 1p. 70
- Figura 32 Temperatura vs. Profundidad medida (MD), junto con un esquema del pozop. 72
- Figura 33 Perfil del Área de Nereidas junto con un esquema de unidades geológicasp. 73
- Figura 34 Mapa de conectividad a escala macroestructuralp. 78
- Figura 35 Vista superficial del sector de Nereidas a modelarp. 80
- Figura 36 Esquema metodológico realizado en la investigaciónp. 81
- Figura 37 Vista de la malla conceptual en CMG del Área de Nereidas a modelarp. 84
- Figura 39 Relación permeabilidad/porosidad en diferentes yacimientos geotérmicosp. 93
- Figura 40 Representación del modelo (AGS) - Eavor Loop Lite en CMG-STARSp. 94
- Figura 41 Temperatura del agua producida e inyectada vs Tiempo (AGS-Eavor Lite)p. 95
- Figura 42 Representación del modelo (EGS) - Utah Forge CMG-STARSp. 96
- Figura 43 Temperatura del agua producida vs Tiempo (EGS- Utah Forge)p. 97
- Figura 44 Entalpía a partir de la Presión Vs Temperatura CO2 y el aguap. 99
- Figura 45 Representación de modelos AGS y EGS para modelo de estudiop. 102
- Figura 46 Vista del modelo conceptual del sector de Nereidas a modelarp. 103
- Figura 47 EGS - Entalpía producida (tasa y acumulativa) vs Tiempop. 105
- Figura 48 AGS - Entalpía producida (tasa y acumulativa) vs Tiempop. 105
- Figura 49 EGS - Energía producida (acumulada y tasa) vs Tiempop. 106
- Figura 50 AGS - Energía producida (acumulada y tasa) vs Tiempop. 106
- Figura 51 AGS – Energía y temperatura vs Tiempo a partir de diferentes caudalesp. 107
- Figura 52 EGS - Temperatura y Calidad del agua vs Tiempop. 108
- Figura 53 AGS - Temperatura y Calidad del agua vs Tiempop. 108
- Figura 54 EGS – Análisis Sobol de la entalpía acumuladap. 112
- Figura 55 AGS – Análisis Sobol de la entalpía acumuladap. 113
- Figura 56 EGS – Análisis Sobol energía acumuladap. 113
- Figura 57 AGS – Análisis Sobol energía acumuladap. 114
- Figura 58 EGS – Energía acumulada optimizada a 30 añosp. 115
- Figura 59 AGS – Energía acumulada optimizada a 30 añosp. 116