Comportamiento isotópico de δ18O y δD de fluidos del campo geotérmico de Los Azufres Michoacán

Abstract

Monitoring the impacts of fluid extraction and brine reinjection on reservoir enthalpy during geothermal fluid exploitation is critical. Here, state monitoring of the Los Azufres geothermal reservoir (Michoacán, Mexico) is carried out by investigating the temporal and spatial evolution of the stable isotopic total discharge composition (δ18OTD and δDTD) of its fluids. New data collected in 2014 are compared with those from previous surveys carried out in 1983-1987 and in 2000 to trace the progressive spread of reinjection brines into the reservoir. Based on δ18O and δD data at total discharge two groups of samples are recognized. One group is the result of mixing between freshwater and a deep magmatic component. The other is dominated by the isotopic signature of reinjected fluids, which is characterized by a progressive fractionation towards heavier values of the δ18OTD and δDTD isotopic signature. Evolution over time for a few wells for which a complete dataset is available between 1983 and 2014 shows a progressive δ18OTD and δDTD enrichment until 2000. This is followed, between 2000 and 2014, by a progressive decrease in δ18OTD values and an increase in δDTD. This can be explained by preferential 18O partitioning into the fluid phase, and that of deuterium into the steam phase, at temperatures over 220˚C, during boiling and steam formation. The observed trend suggests that a new steam phase, caused by boiling, is supplying the production wells. A comparison of the spatially kriged 2000 and 2014 δ18OTD and δDTD datasets reveals that reinjection brine is progressively spreading to the eastern part of the field, mainly through E-W corridors, which likely correspond to fractured zones along main tectonic accidents affecting the reservoir.

El monitoreo de fluidos de extracción y de reinyección en un yacimiento geotérmico es vital. En este estudio, se llevó a cabo el monitoreo en el campo geotérmico de Los Azufres (Michoacán, México) para investigar la evolución temporal y espacial de la composición isotópica de sus fluidos δ18ODT y δDDT a descarga total. Los nuevos datos recopilados en 2014 se compararon con los de estudios anteriores realizados en 1983-1987 y en 2000 para rastrear la invasión de salmueras de reinyección en el reservorio. Los resultados obtenidos de δ18ODT y δDDT, permiten reconocer dos grupos de muestras. Un grupo es el resultado de la mezcla entre agua meteórica y un componente magmático profundo. El otro está dominado por la firma isotópica de los fluidos reinyectados, que se caracteriza por un fraccionamiento progresivo hacia valores más pesados de la firma isotópica δ18ODT y δDDT. La evolución a través del tiempo para algunos pozos de los que se tiene una base de datos completa entre 1983 y 2014, muestra un enriquecimiento progresivo de δ18OTD y δDTD hasta 2000, a partir de ese año inicia un decremento de los valores de δ18OTD y un incremento en δDTD. Esto se explica por la partición preferencial del 18O en la fase líquida y el deuterio en la fase vapor a temperaturas superiores a los 200°C, durante la ebullición y la generación de vapor.