
AVANCES EN SÍSMICA 3D EN SUIZA: UN PUNTO DE INFLEXIÓN PARA LA EXPLORACIÓN GEOTÉRMICA
El éxito de un reciente estudio sísmico 3D en Suiza
occidental subraya la importancia de los datos sísmicos de alta calidad para la
exploración geotérmica. Este proyecto piloto en torno a la ciudad de Eclépens,
en el cantón de Vaud, podría mostrar un camino más seguro y eficiente para
desarrollar la energía geotérmica y aumentar el impacto que tiene la energía
geotérmica en el mercado de la energía verde.
Herramientas de exploración de precisión como facilitador del
crecimiento geotérmico
El interés mundial en la energía geotérmica, tanto para el
calor como para la electricidad, está aumentando rápidamente. Actualmente, 88
países producen calor a partir de fuentes geotérmicas y 29 países tienen
plantas de electricidad geotérmica (Geothermie Swiss, 2024), sin embargo, el
impacto que tiene la energía geotérmica en el mercado energético total es
mínimo.
Identificar los recursos geotérmicos potenciales y señalar
las ubicaciones óptimas de perforación exploratoria sigue siendo la dimensión
desafiante para una explotación geotérmica exitosa. Los múltiples intentos
abandonados de aprovechar la energía geotérmica pueden estar relacionados con
la falta de conocimiento del subsuelo, lo que da como resultado una pérdida de
tiempo y dinero y una disminución del apoyo público para proyectos futuros.
La planificación y la ejecución cuidadosas de estudios
sísmicos detallados en las primeras etapas de los proyectos geotérmicos
proporcionan la información crucial que necesitan las partes interesadas para
avanzar con confianza con datos reales en la mano para respaldar la toma de
decisiones. Esto es de suma importancia en Europa, donde la exploración y el
desarrollo geotérmicos tienen limitaciones particulares vinculadas a la densa
urbanización, los estrictos permisos gubernamentales y, a menudo, las fuertes
objeciones de las comunidades locales.
Europa sigue dependiendo en gran medida del gas, el petróleo
y la energía nuclear para satisfacer sus crecientes demandas energéticas
invernales, que no pueden cubrirse por completo con la energía intermitente
suministrada por la energía eólica o solar. Existen soluciones geotérmicas para
llenar este vacío, vinculándose con los proveedores de energía locales
existentes y los proyectos de calefacción urbana. Sin embargo, estos proyectos
dependen de encontrar depósitos geotérmicos con condiciones y propiedades
precisas adaptadas a la producción de energía. Con los recientes avances en
tecnología sísmica, los estudios sísmicos densos y de alta resolución están
ayudando a impulsar futuros proyectos geotérmicos en toda Europa,
proporcionando un método de menor costo para adquirir una imagen de alta
calidad del subsuelo.
Un estudio de caso en Eclépens, Suiza occidental
Gran parte de la meseta suiza ha sido señalada por su
potencial geotérmico. Si bien la geología regional es bien conocida, hay muy
pocas áreas que hayan sido objeto de investigaciones detalladas del subsuelo.
Los posibles objetivos geotérmicos de profundidad media en las capas
sedimentarias de la cuenca de Molasse están intersectados por zonas de fallas,
fracturas y cizallamiento que se crearon a medida que las capas sedimentarias
de la meseta suiza se elevan contra las montañas del Jura.
Comprender la amplitud y la orientación de las fallas, las
fracturas y las características geológicas, así como las propiedades
específicas que afectan el flujo y la temperatura de la salmuera geotérmica,
como la porosidad y la permeabilidad, es esencial para planificar la ubicación
y la trayectoria. de los pozos. El modelado geológico detallado mediante
estudios sísmicos 3D de alta resolución combinados con datos de registros de
pozos existentes y características geológicas de la superficie, es una herramienta
esencial para interpretar el subsuelo y planificar proyectos geotérmicos.
En la búsqueda de posibles recursos geotérmicos, se seleccionó el área alrededor de Eclépens, en el cantón de Vaud, como área de estudio objetivo después de que se detectaran fuertes indicadores geotérmicos en el pozo Eclépens-1 de 1981 (M. Baykulov et al. , 2024). Se detectó un gradiente geotérmico inusualmente alto en el pozo, con temperaturas superiores a 100 °C a profundidades de 2000 m, lo que indica un recurso geotérmico potencial que podría proporcionar no solo energía para sistemas de calefacción urbana, sino también producción de electricidad geotérmica. Los datos heredados de estudios sísmicos 2D ya existían en el área, pero no proporcionaban suficientes detalles para una planificación y ejecución precisas de la ubicación preliminar del pozo geotérmico.
El
proyecto pionero de adquisición sísmica 3D de Swiss Geo Energy para energía
geotérmica es uno de los estudios 3D más densos del mundo adquiridos para finos
geotérmicos, con una densidad de trazas de 2 millones de trazas/km2. El estudio
cubrió un área de 104 km2 y tenía como objetivo producir conjuntos de datos
rentables y de alta calidad, con una penetración geológica profunda y una alta
resolución vertical y horizontal. Al completar los escasos datos sísmicos 2D
existentes del área de Eclépens con conjuntos de datos 3D de alta calidad, el
modelado resultante de la geología del subsuelo se utilizará para ayudar a
identificar objetivos de yacimientos y proporcionar una estimación de los
recursos geotérmicos (M. Baykulov et al., 2024).
El
estudio incluye 3 etapas principales:
1. Planificación
y permisos
Se
llevó a cabo una etapa exhaustiva de planificación y permisos para garantizar
un proceso de adquisición consecuente, fluido y rápido. Esto da como resultado
un menor impacto para la comunidad y el medio ambiente, una mayor eficiencia y,
por lo tanto, menores costos. Además de recibir todas las licencias y permisos
necesarios de las autoridades locales y regionales, los contratistas trabajaron
con propietarios de tierras privadas, agrícolas e industriales para facilitar
el acceso a la tierra durante el proceso de adquisición.
Se
llevó a cabo una planificación diligente de la disposición de la fuente y el
receptor sísmicos para lograr una cobertura óptima del área y preservar la
densidad de los rastros adquiridos. Se diseñó una disposición preliminar
teórica de la cuadrícula teniendo en cuenta las líneas de falla tectónicas
descritas en modelos regionales anteriores y orientadas de modo que las líneas
de falla pudieran visualizarse de manera óptima (M. Baykulov et al., 2024).
Esta cuadrícula teórica se ajusta luego significativamente a las condiciones de
la vida real utilizando un software SIG para tener en cuenta los obstáculos en
el paisaje y las zonas sin permiso.
El
contratista de adquisición sísmica, Geo2X, eligió los nodos autónomos STRYDE
para el estudio sísmico. Estos nodos son los nodos receptores sísmicos más
pequeños y livianos del mercado, una revolución que no solo ofrece beneficios
en términos de costos, sino que también cambia en gran medida la forma en que
se realizan los estudios sísmicos.
STRYDE ha desarrollado un nodo optimizado, lo suficientemente pequeño como para caber en la palma de la mano y sin componentes redundantes. Estos receptores pequeños y livianos permitieron que el estudio se llevara a cabo con un impacto mínimo en el medio ambiente y la comunidad local debido a la menor carga de equipo y la facilidad de implementación a pie o con vehículos más pequeños. El uso de nodos livianos y sin cables también aumenta la densidad de trazas, ya que la cantidad de nodos implementados se aumenta fácilmente alrededor de obstáculos o áreas objetivo con pocos cambios en el tiempo de adquisición o el tamaño del equipo.
1. Adquisición
de datos sísmicos
Geo2X
instaló un total de 21.475 nodos autónomos STRYDE individuales en el sitio de
Eclépens durante 11 días siguiendo el diseño de la cuadrícula ortogonal de
fuente y receptor planificado previamente. El área se dividió en cuatro
cuadrantes de equipo con un camión vibroseis trabajando en cada cuadrante. Se
prestó especial atención a la distancia entre las fuentes (para evitar
interferencias) y a los niveles de vibración en las proximidades de los
edificios (según las regulaciones suizas).
La
simplicidad de los nodos STRYDE y su consiguiente confiabilidad y robustez de
registro dan como resultado controles de calidad de campo mínimos. Estos nodos
tienen una sincronización horaria precisa y posicionamiento GNSS y han
eliminado las capacidades redundantes e innecesarias que transmiten información
en vivo al equipo de campo durante el estudio, un vestigio de los días de
sistemas frágiles y cableados y un espaciado escaso entre estudios, donde
cualquier brecha de datos era un impedimento para los resultados del estudio.
La
confiabilidad de los nodos STRYDE significa que, una vez implementadas y
sincronizadas, no es necesario realizar un seguimiento de ellos en el campo.
Por el contrario, los receptores sísmicos que transmiten datos al equipo de
campo en tiempo real son más caros, más voluminosos, necesitan más batería y
tienen más componentes susceptibles a fallas. En el estudio de Eclépens, se
recuperó el 99 % de los datos de los nodos STRYDE (M. Baykulov et al., 2024) y
la pérdida o daño de material fue mínima.
Se
puede realizar una evaluación preliminar de los datos cuando se recolectan o
reubican los nodos. Se pueden realizar controles de calidad de datos en
conjuntos de datos preliminares utilizando componentes de software
especializados en el sitio. Los sistemas optimizados de recolección de nodos de
STRYDE y las herramientas únicas de procesamiento de software en el campo
permiten una rápida rotación de la adquisición y el despliegue de nodos y una
primera mirada confiable a los datos mientras continúan las operaciones. Este
proceso ha reemplazado el proceso redundante de control de calidad en el campo
de los voluminosos geófonos en tiempo real que brindaban información de
posicionamiento limitada y datos de reflexión sin ninguna capacidad de
procesamiento.
Para
lograr el alto número de canales requerido para estudios urbanos densos y
tridimensionales, se deben implementar grandes cantidades de nodos receptores
en áreas urbanas a menudo complicadas. El riesgo de que los receptores se
pierdan, se dañen o se manipulen es mayor en las áreas urbanas y puede resultar
en conjuntos de datos incompletos o demoras adicionales y aumentos de costos
para el proyecto, esto es independientemente del control de calidad en tiempo
real o el seguimiento que se observa en sistemas de geófonos más grandes y más
costosos.
STRYDE es conocido por su bajo historial de pérdida de nodos, con muy pocos nodos implementados que faltan debido a manipulación, robo o daño. El tamaño compacto del nodo STRYDE permite enterrarlo u ocultarlo fácilmente y, por lo tanto, no es obvio para los transeúntes. El recuento de pérdida de nodos para el estudio de Eclépens fue inferior al 2 % y no afectó la continuidad de los datos. El pequeño tamaño de los nodos también significa que son muy móviles, se pueden transportar fácilmente a pie con un despliegue y recuperación optimizados utilizando tamaños de tripulación más pequeños. Esta flexibilidad fue beneficiosa en un área de estudio como Eclépens con áreas urbanas y agrícolas complicadas de uso mixto y acceso limitado para vehículos pesados.