Magaly Flores -CFE 1

Transcripción

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2 1) Introducción a la Geotermia 2) La Geotermia en México 3) Etapas en el desarrollo de un proyecto geotermoeléctrico. 1) Prospección Geotérmica 2) Perforación Exploratoria 3) Mediciones en pozos 4) Factibilidad y Desarrollo de Campo 5) Construcción 6) Operación Comercial 7) Mantenimiento de campo y proyectos de ampliación de la capacidad instalada 4) Aspectos Ambientales de los proyectos Geotermoeléctricos 1) 2

3 INTRODUCCIÓN A LA GEOTERMIA 3

4 Energía Geotérmica Origen Manifestaciones Tipos de Yacimientos

5 ORIGEN DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA Geo Termica FUENTES DE CALOR Decaimiento radioactivo (U, Th, K) Fricción mecánica (en la base de la litósfera) Convección del manto (transporte de calor a la corteza) Cristalización de magmas básicos (calor latente o de cristalización)

6 Es la energía calorífica proveniente del núcleo de la tierra, que se desplaza a través del magma que fluye a través de las fisuras existentes en las rocas sólidas y semisólidas del interior de la tierra. MOVIMIENTO DE PLACAS TECTÓNICAS Centro de despliegue Placa oceánica Placa Continental Convección Agosto % De nuestro planeta tiene > C

7 Flujo de Calor

8 Placa Euro - Asiática Placa Euro - Asiática Placa de Norte América Placa de Filipinas Placa del Pacífico Placa de Cocos Placa de Caribe Placa Africana Placa Arábiga Placa Indo Australian a Placa de Nazca Placa de Sud América Placa Indo - Australiana Placa Antártica

9 MODELO CONCEPTUAL DE UN YACIMIENTO GEOTERMICO POZO INYECTOR POZOS PRODUCTORES CAPA SELLO YACIMIENTO FUENTE DE CALOR

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11 ELEMENTOS DE LOS YACIMIENTOS GEOTERMICOS FUENTE DE CALOR MANIFESTACIONES TERMALES VISIBLES ESTRATIGRAFÍA ROCA SELLO ROCA ALMACENADORA ESTRUCTURA GEOLÓGICA: CONDUCTOS PARA EL FLUIDO (FALLAS Y FRACTURAS) POROSIDAD Y PERMEABILIDAD EN LA ROCA FUNCIONAMIENTO GEOQUÍMICA DE FLUIDOS FLUJO DE CALOR HIDROGEOLOGÍA

12 SITUACION MUNDIAL Y NACIONAL DE LA GEOTERMIA 12

13 SITUACIÓN MUNDIAL DE LA GEOTERMIA Capacidad Geotermoeléctrica Instalada a nivel mundial 958 Fuente: International Geothermal Association.

14 CONTRIBUCIÓN POR FUENTE

15 ITUACIÓN NACIONAL DE LA GEOTERMIA Cerro Prieto Las Tres Vírgenes Campo Geotérmico Capacidad Geotérmica Nacional Inicio Capacidad Actual (MW) En construcción (MW) Proy. (MW) Cerro Prieto, BC Los Azufres, Mich Los Húmeros, Pue x25 25 Las Tres Vírgenes, BCS Cerritos Colorados TOTAL: 958 MW Cerritos Colorados Los Azufres Los Humeros

16 MAPA DE FOCOS TERMALES Tulecheck MAPA DE RECURSOS GEOTÉRMICOS Y ZONAS DE EXPLORACIÓN Piedras de Lumbre Cuenca de Wagner Cuenca de Guaymas Domo de San Pedro Lago de Cuitzeo Acoculco Cerritos Colorados Volcán de Fuego Popocatépet l Tacaná Chichonal

17 DESARROLLO DE UN PROYECTO DE GENERACIÓN GEOTERMOELÉCTRICA 17

18 ETAPAS DEL DESARROLLO GEOTERMOELECTRICO 1.-Prospección Geotérmica. 2.- Perforación Exploratoria. 3.- Perforación de pozos de desarrollo y elaboración de anteproyectos. 4.-Construcción y puesta en marcha de la central geotermoeléctrica. 5.- Etapa de generación comercial, mantenimiento y mejoras a campo y a pozos.

19 Fuente:

20 Fuente:

21 ESTUDIOS PREVIOS EXTRACCION SEPARACION CONDUCCION SECADO Y ENTREGA

22 1.- PROSPECCIÓN GEOTERMICA 22

23 Fase temprana, en donde el dinero se invierte para obtener conocimiento del recurso: Existe un yacimiento? De que tamaño es? Que tan permeable es? Que problemas puedo anticipar? La información se usa para justificar si se procede a la siguiente etapa.

24 Imágenes Satelitales y fotografías aéreas Estudios Vulcanológicos Mapeo Geológico y estructural Muestreos Químicos Mediciones Geofísicas Estratigrafía Petrología Mineralogía

25 Exploración Geoquímica EXPLORACION Muestreo de Gases en fumarolas Muestreo de Aguas GEOQUIMICA N2/100 Leyenda Pozos Magmático Fumarolas Air PR1 Meteoric PR9 Y PR12 PR11 Crustal AZUFRERA CERRITOS COLORADOS 10He 100 FRENTE AL PR Ar 0 Muestreo de gases en pozos Calificación química de aguas

26 Fuente: Geothermal Education Office USA

27 Fuente: Geothermal Education Office USA

28 Exploración Geológica Estudios Geológicos Estudios Estructurales Fallas Normales Magaly Mapeo Flores de Cartografía -CFE Imagen de Satélite (humeros, Pue.) Perforación de Pozos

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30 Exploración Geofísica Estudios Sísmica Pasiva Estudios de Magnetometrí a Campo Geotérmico Humeros H H-31 H-22 H-15R H-30 H-17R H-37A H-35 H-9 H-16 H-38A H-32 H-33 H-3R H-29R H-28 H-4 H-11R H-36 H-34 H-19R H-20 Anomalía Magnética Planta de Resistividad H-5 H-8 H-10 H-7 H-40A H-1R H-13R H-26 H-27 H-23 H H-6 H-39A H-12 H H-2 H SEV s y TEM s Sección de Estudios de Gravimetría

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32 Integración de datos (SIG) Estudios de detalle Geología de detalle y Vulcanología Geología Estructural Perforación Exploratoria Fotogrametría digital Estudios Geofísicos detalle: Resistividad TDM Estudios geofísicos regionales: Gravimetría, MT

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34 2. PERFORACIÓN EXPLORATORIA 34

35 FASE 2 PERFORACIÓN EXPLORATORIA La perforación exploratoria es necesaria para determinar las condiciones térmicas del subsuelo. Perforados en diámetro esbelto, normalmente no son útiles para la etapa de desarrollo. Mínimo 3 pozos exploratorios se requieren, distribuidos en toda el área estudiada. Útiles para determinar la presión, temperatura, permeabilidad y productividad del yacimiento. La información se usa para justificar si se procede a la siguiente etapa.

36 Fuente: Geothermal Education Office USA

37 Fuente: Geothermal Education Office USA

38 3. MEDICIONES EN POZOS 38

39 Mediciones termodinámicas Etapa de Construcción Mediciones P-T Etapa de Calentamiento Inducción del Pozo Etapa de Producción o Inyección

40 RELOJ REGISTRADOR ESTILETE PORTA-CARTAS CARTA ELEMENTO DE TEMPERATURA ELEMENTO DE PRESIÓN

41 PROFUNDIDAD (m) Presión (kg/cm²) Mediciones en pozos 150 PRUEBA DE INYECCIÓN-RECUPERACIÓN POZO AZ-07A 10 Y 11/ ABRIL / 2005 POZO H POZO AZ-07A Etapa inyección Etapa recuperación PRUEBA DE PERDIDA DE AGUA Qinyección = 60 m3/h Ascendiendo Descendiendo t/h 110 t/h 180 t/h Tiempo (min) 1500 m m m TEMPERATURA (ºC)

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43 msnm Registro PTS Temperatura ( C) t/h de mezcla SPF m/m SPF m/m SPF m/m 10 t/h (17 %) t/h (59 %) t/h (24 %) Tsaturación Temperatura Presión RPS Presión (bara)

44 CAPA SELLO YACIMIENTO BASAMENTO AREA ESPESOR VOLUMEN PRESIÓN TEMPERATURA POROSIDAD TIEMPO ENERGÍA DISPONIBLE FUENTE DE CALOR

45 4. FACTIBILIDAD Y DESARROLLO 45

46 La perforación con fines de desarrollo se efectúa para poner en superficie el vapor que alimentará la central geotérmica (pozos inyectores y productores) Se evalúan los pozos en condiciones de producción extrema y se caracterizan química y termodinámicamente. Se plantea la estrategia de explotación / reinyección y se hacen modelos numéricos para simular su operación a largo plazo. Selección preliminar de tipo de turbina, diseño de los equipos, arreglos de vaporductos y líneas de inyección, etc

47 MODELO DEL CG. LOS AZUFRES NOROESTE F. PUENTECILLAS F. LAGUNA LARGA F. SAN ALEJO F. TEJAMANILES AGUA FRIA F. AGUA FRIA CURRUTACO M.A.S.L. TEJAMANILES F. LOS AZUFRES AZ-23 AZ-34 LOS AZUFRES C. LA PROVIDENCIA AZ-12 AZ-01 AZ-22 C. HUMAREDAS AZ-38 AZ AZ-17 AZ-46 AZ-06 AZ-16 RECARGA F. EL CHINAPO C. EL CHINAPO SUR-ESTE M.A.S.L P.T M P.T M P.T M P.T M P.T M ZONA 1 P.T. 752 M P.T. 627 M EBULLICION P.T M ZONA 2 ZONA 3 P.T. 900 M P.T. 981 M P.T M CO 2, NaCl 374 C >> 374 C H 2 S HF H 2 O HBO 3 CO SO TRES VIRGENES, 2 BCS FUENTE DE CALOR HCl DACITA TEJAMANILES ANDESITA MIL CUMBRES LIQUIDO DOMINANTE ZONA 2 MANIFESTACIONES RIOLITA AGUA FRIA VAPOR DOMINANTE ZONA 1 LIQUIDO COMPRIMIDO ZONA 3 DIRECCION DE FLUJO

48 PRESSURE (BARA) REAL SIMULATED TIME (YEARS) SIMULACION NUMÉRICA DEL YACIMIENTO

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51 Modelos Numéricos

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53 Sección transversal XZ-5 Az-12 Sección transversal XZ-6 Az-22 Az-62 Az-35 Sección transversal XZ-7 Az-37 Az-47 Az-17 Az-8 Az-36 Az-34 Az-18 Az-38 Sección transversal XZ-8 Az-2 Az-46 Sección transversal XZ-9 Az-7 Az-16 Az-6 Az-33 Az-26 Az-31 Terminación de pozo Representación de un pozo Figura 18. Secciones transversales selectas de temperaturas alcanzadas en el estado natural para la Zona Sur de Los Azufres

54 1.- Elaboración del anteproyecto. 2.- Estudio de factibilidad técnica y económica del proyecto. 3.- Evaluación por parte de la dirección de programación de CFE. 4.-Programación del proyecto en el POISE. 5.- Financiamiento. 6.- Diseño de equipos, vaporductos, líneas de conducción y transmisión. 6.-Elaboración de los Estudios de Impacto Ambiental y su mitigación (MIA, ETJ, CNA). 7.- Obtención de Permisos legales y ambientales.

55 SELECCIÓN DEL SITIO

56 DISEÑO DE EQUIPOS Las centrales geotermoeléctricas no demandan agua de repuesto para su funcionamiento INVERSIONES: Central 25 MW 34 MUSD Pozos y equipos 20 MUSD

57 La trayectoria de vaporductos. Las líneas de reinyección.

58 5. CONSTRUCCION 58

59 Elaboración de Especificaciones Licitación Construcción Puesta en servicio

60 Preparación del sitio y cimentaciones. Obra Civil Preparación del terreno Cimentaciones Preparación del terreno una tormenta. Los Azufres II, 09/2001

61 Obra Civil, estructuras y bases de equipos Unidad 16 Unidad 15, estructura del cuarto de maquinas Secador y soportes tubería Subestación electrica U14 generador Los Azufres II, 04/2002

62 CCM Sistema extracción gases Turbina, conección vapor and and lube oil central Racks vaporductos, condensadores y Los tuberías Azufres II, 11/2002 Unidad de control central

63 Puesta en servicio U13 primer suministro de vapor U13 pruebas de puesta en servicio U14 en operación Los Azufres II, 02-03/2003

64 6. GENERACIÓN COMERCIAL 64

65 Mantenimiento de pozos y central. Monitoreo del yacimiento. Cumplimiento de términos y condicionantes ambientales. Proyectos de Ampliación.

66 Az-59 Y Az-40 Y 61 Az-10 Az-15 EL CHINO FAULT Az-52 Y 52D Az-54 Az-3 Az-58 Az-20 E S P I N A Z O Az-44 Az-50 Az-14 Az-8 Az-42 Az-7 Az-41 Az-27A Az-21 Az-4 Az Az-30 Az-2 Az-56 Az-16D Az-16 AD FAULT Az-28 Az-57 Az-12 Az-37 Az-9 Az-46 Az-19 Az-17 Az-6 Az-32 Az-45 Az-48 Az-1 Az-33 Az-25 Az-47 Az-36 Az-24 Az-51 Az-53 Az-22 Az-5 THE CHINO FAULT Az-38 Az-39 Az-43 Az-13 Az-34 Az-49 Az-11 Az-55 Az-29 Az-18 Az-35 Az-26 Az-31 Pressure (bar) RIO AGRIO FAULT MARITARO FAULT NOPALITO FAULT D E L D I A B L O LOS COYOTES FAULT MARITARO FAULT LA CUMBRE FAULT L A G U N A V E R D E F A U L T LA PRESA FAULT NORTH ZONE SOUTH ZONE SAN ALEJO FAULT AGUA FRIA FAULT AGUA FRIA FAULT EL VIEJON FAULT TEJAMANILES FAULT AGUA CENIZA FAULT LOS AZUFRES FAULT PUENTECILLAS FAULT EL CHINAPO FAULT LAGUNA VERDE FAULT FIGURE 6b FAULTS AND WELLS AT THE LOS AZUFRES GEOTHERMAL FIELD MANTENIMIENTO INSTALACIONES SUPERFICIALES GEOLOGÍA GEOQUÍMICA PERFORACION E INTERVENCION DE POZOS CONTROL DE CONTROL AMBIENTAL PRODUCCIÓN E INYECCIÓN Tiempo (años) MEDICIONES DE FONDO DE POZO REGISTROS DE FONDO DE POZO

67 Producción (t/h) msnm Presión (kg/cm²) Inyección (t/h) CONCENTRACION 2,7 DSN (ppb) PWS (BAR) Inyección (t/h) GRAFICA 1.1 PWS (BAR) Monitoreo de pozos -Monitoreo de la Producción e inyección -Registros PTS EVALUACION DE PRESIÓN DE FONDO ESTATICA (PWS) ZONA SUR,SECTOR "PUENTECILLAS" Pozos (Az-18,Az-34,Az-36,Az-38,Az-17,Az-47) Monitoreo de la Presión -Pruebas con trazadores -Pruebas en pozos t/h de mezcla SPF m/m SPF m/m PRUEBA DE INYECCIÓN-RECUPERACIÓN 30/11/08 15/01/09 15/04/09 POZO AZ-07A Pozo Az-2A Concentración 10 Y 11/ ABRIL / 2005 Recuperado POZO AZ-07A 0 Temperatura Etapa inyección ( C) Etapa recuperación E+0 2.8E E E E E+0 1.8E E+0 10 t/h Inyección (17 %) Az E+0 SPF m/m E t/h E t/h E-0 ABATIMIENTO DE PRESIÓN EN EL TIEMPO=1.059 Bar/Año Nivel de referencia= m.s.n.m. 32 t/h (59 %) t/h Pws= * X Inyección Az-7A6.0E Pronostico al año 2005= 9 Bar. Inyección Az E E t/h Mezcla (24 %) Az E+0 Vapor Az-33 0 Agua Az Tsaturación Tiempo transcurrido (dias) Temperatura Presión 80 TIEMPO (AÑOS) Tiempo 10 (min) RPS Presión (bara)

68 Mejoramiento de la Producción / Inyección D e l t a P / D e l t a Q ( b a r / S m 3 / d a y ) L o g -L o g P l o t h-40 7 al 10 de octubre 2005 ::P ressure # 1 h-40 7 al 10 de octubre 2005 ::P ressure # 1 D eriva h y 18 de octubre 2005::P ressure #1 h y 18 de octubre 2005::P ressure #1 D eriva h y de octubre 2005::P ressure # 1 h y de octubre 2005::P ressure # 1 D er E q u iv a le n t T im e ( h o u r s )

69 7. ASPECTOS AMBIENTALES 69

70 1. Legislación ambiental aplicable para un proyecto geotermoeléctrico Leyes Reglamentos Normas Oficiales Mexicanas Instrumentos de Planeación 2. Autorizaciones que se deben obtener para un proyecto geotermoeléctrico En materia de impacto y riesgo ambiental Para cambio de uso del suelo Para el aprovechamiento del yacimiento geotérmico 3. Estructura de las autoridades ambientales 4. Aspectos ambientales a considerar de un proyecto geotermoeléctrico 5. Medidas de protección, conservación y compensación 6. Conclusiones

71 1. Legislación ambiental aplicable para un proyecto geotermoeléctrico Leyes Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente Ley General de Desarrollo Forestal Sustentable Ley de Aguas Nacionales Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos Leyes asociadas Campo geotérmico Los Azufres Ley Federal de Derechos Ley Federal de Procedimientos Administrativos Ley Federal sobre Metrología y Normalización

72 Reglamentos Reglamentos de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente En materia de evaluación del impacto ambiental En materia de áreas naturales protegidas En materia de ordenamiento ecológico En materia de auditoría ambiental En materia de prevención y control de la contaminación de la atmósfera En materia de registro de emisiones y transferencia de contaminantes En materia de contaminación por emisión de ruido Reglamento de la Ley General de Desarrollo Forestal Sustentable Reglamento de Ley de Aguas Nacionales Reglamento de Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos

73 Normas Oficiales Mexicanas Descarga de aguas residuales Flora y fauna NOM-001-SEMARNAT-1996 NOM-059-SEMARNAT-2001 Contaminación atmosférica Suelos NOM-041-SEMARNAT-1999 NOM-045-SEMARNAT-1996 Residuos peligrosos NOM-021-SEMARNAT-2000 NOM-023-SEMARNAT-2001 Impacto ambiental NOM-052-SEMARNAT-1993 NOM-054-SEMARNAT-1993 Contaminación por ruido NOM-080-SEMARNAT-1994 NOM-081-SEMARNAT-1994 NOM-113-SEMARNAT-1993 NOM-114-SEMARNAT-1998 NOM-116-SEMARNAT-2005 NOM-150-SEMARNAT-2006 NOM-003-CNA-1996 NOM-004-CNA-1996

74 Instrumentos de planeación Áreas Naturales Protegidas Ordenamientos Ecológicos del Territorio Regiones Terrestres Prioritarias Regiones Hidrológicas Prioritarias Áreas de Importancia para la Conservación de las Aves (AICAS) Distribución de las Áreas Naturales Protegidas de México

75 2. Autorizaciones que se deben obtener para un proyecto geotermoeléctrico Autorización en materia de impacto Ambiental - Manifestación de Impacto Ambiental, Informe Preventivo, Informe Técnico Autorización en materia de riesgo ambiental - Estudio de Riesgo Ambiental LGEEPA (Arts ) Autorización para el cambio de uso de suelo de terrenos forestales - Estudio Técnico Justificativo LGDFS (Arts ) Permiso de perforación Título de concesión (aprovechamiento de aguas subterráneas) Permiso de descarga de aguas residuales Declaraciones trimestrales y anual por aprovechamiento y descarga de aguas residuales Certificado de Aprovechamiento de Aguas Salobres LAN (varios Arts.), LFD (Arts ) Manifiestos y permisos para el manejo y disposición de residuos peligrosos LGPGIR (varios Arts.)

76 4. Aspectos ambientales a considerar de un proyecto geotermoeléctrico Impactos adversos potenciales a) Remoción de la vegetación b) Alteración del suelo c) Emisiones de H 2 S a la atmósfera d) Contaminación de aguas superficiales e) Generación de residuos f) Impacto visual (paisaje) g) Emisión de ruido h) Impacto en especies en riesgo Durante la construcción de caminos de acceso, de plataformas y presas de lodos. Por el balconeo de material durante la construcción de caminos y plataformas. Durante la operación de las unidades de generación y evaluación de los pozos geotérmicos. En el caso de verter el agua residual geotérmica (salmuera) sobre cuerpos de agua superficiales (arroyos, ríos, etc.). Durante las etapas de perforación, construcción, operación y mantenimiento Por la construcción de caminos, plataformas, unidades de generación y demás infraestructura geotérmica (vaporductos, p.e.). Durante todas las etapas del proyecto (preparación del sitio, perforación, evaluación de pozos y operación de las unidades). Por la pérdida de habitas durante la remoción de la vegetación, en el caso de que éstas estuvieran presentes.

77 5.Medidas de prevención, mitigación y/o compensación Impacto adverso a) Remoción de la vegetación b) Alteración del suelo (erosión) c) Emisiones de H 2 S a la atmósfera d) Contaminación de aguas superficiales e) Generación de residuos f) Impacto visual (paisaje) g) Emisión de ruido h) Impacto en especies en riesgo Medida de prevención, mitigación y/o compensación Modificación del proyecto para reducir el impacto; programas de reforestación, como medida compensatoria por el cambio de uso del suelo. Programa de restauración y conservación del suelo (obras de ingeniería y prácticas vegetativas -revegetación y pastización, para control de erosión). Selección adecuada de las unidades; diseño de las chimeneas para reducir las concentraciones a nivel de piso; monitoreo permanente de H 2 S en el ambiente. Implantación de un sistema de inyección de la salmuera en el yacimiento; monitoreo permanente de tuberías para detección de fugas, monitoreo fisicoquímico de manantiales. Programa para el manejo de residuos peligrosos y no peligrosos, conforme a la Ley respectiva. Restauración de sitios desprovistos de vegetación; implantación de barreras arboladas en los alrededores de las instalaciones y equipos; coloración de los equipos (mimetizar) para disminuir el impacto visual, etc. Rediseño de equipos y materiales para disminución del nivel sonoro; implantación de barreras (arboladas) contra el ruido. Establecimiento y ejecución de programas de rescate (plantas en riesgo) y de conservación (fauna en riesgo).

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