Análisis para la producción de energía geotérmica en yacimientos de alta entalpía usando la técnica de estimulación hidráulica mediante simulación numérica

Abstract

La energía geotérmica y con ella los Sistemas Geotérmicos Mejorados, representan una gran fuente de energía sostenible para satisfacer la creciente demanda energética global, debido al constante crecimiento poblacional y contribuir con la reducción de la emisión de gases de efecto invernadero. Extraer calor de yacimientos de alta entalpía carentes de fluidos hidrotermales y con permeabilidades muy bajas, utilizando estimulación hidráulica, trae consigo grandes retos de ingeniería con riesgos operativos y de inversión económica. Por consiguiente, en el presente trabajo de investigación, se analizó la producción energética de un EGS a partir de simulación numérica. Para ello inicialmente se estudiaron los aspectos geológicos y geomecánicos característicos de un EGS, posteriormente, se realizó una revisión de casos de estudio de EGS, estableciendo los parámetros más importantes, para luego, hacer un análisis estructural a partir del cual se seleccionaron como variables de trabajo aquellas que ejercen mayor influencia sobre la variable objetivo (producción energética). Se seleccionó el caso de estudio Utah FORGE como base para el desarrollo del modelo numérico en el software STARS de CMG, representando un doblete de pozos (productor e inyector) perforados en un yacimiento naturalmente fracturado y con fracturas hidráulicas planas. El modelo fue validado por comparación de la curva de variación de la temperatura del agua producida en superficie luego de 30 años, con la obtenida en un modelo encontrado en la literatura, presentando un error de 1,446%. Luego, utilizando el software CMOST de CMG, se analizó la influencia de la variación de parámetros de geometría y densidad de fracturas, tasa de inyección y temperatura del agua inyectada, para así identificar la solución óptima que permite maximizar la energía producida acumulada, logrando obtener un aumento del 28% con respecto al caso base modelado. Este estudio demuestra que por medio del modelado numérico sí es posible predecir, analizar y optimizar la producción energética de un EGS, considerando, en este caso, un yacimiento homogéneo y fracturas hidráulicas planas.