Estudios de la permeabilidad del Campo Geotérmico de Los Humeros, Puebla y Veracruz, México, mediante microtomografía de rayos-X y simulaciones numéricas

Abstract

Permeability at microscale was evaluated through 3D images acquired by X-ray microtomography. Primary and secondary porosity contained in the rocks of the Basement and the Pre-Caldera stage of the Los Humeros Geothermal Field (HGF), Puebla was characterized from this 3D images. Rocks were collected on the exposed surface at the zone corresponding to the Las Minas Mining District (DMLM), Veracruz, which are closely linked with those ones that have been described at depth in the HGF. Permeability was estimated by both; numerical simulations performed in the 3D images with Avizo® software and experimentally by using a Permeameter. Experimental measurements were carried out in the same nuclei used for 3D image acquisition, which allows to compare both results obtaining small discrepancies from 0 mD to 12 mD for the rocks with the highest permeability values. Main differences between simulated and the experimental values are probably due to the quality of the images used, because of the difficulty of the analysis due to the mineralogical composition of the rocks and/or the scale at which the sample was studied. This is because the net of pores that drives the flow through the rock aren’t detectable with the voxel resolution, which is a drawback of the microtomography. Nevertheless, the numerical values of permeability show a good accuracy with respect to the experimental ones. Thanks to the magnetic orientation of the studied samples, it’s possible to establish that secondary porosity dominates the permeability in the zone and the main flow directions are; 1) Northwest-Southeast for the intrusive rocks of the lithological unit Pz - Int 1, 2) Southwest-Northeast for the limestone rocks of unit J - Sea and, 3) East-West for the calcareous and intrusive rocks of the K-Lim and Tig-Int 2 units.and intrusive rocks of the K-Lim and Tig-Int 2 units.

Se realizó la determinación a microescala de la permeabilidad, a través de la caracterización mediante microtomografía de rayos-X de la porosidad primaria y secundaria de las rocas que conforman el Basamento y la etapa de Pre-Caldera del Campo Geotérmico de Los Humeros (CGLH), Puebla. Las rocas con las que fue realizado este trabajo fueron recolectadas en superficie, en la zona correspondiente al Distrito Minero Las Minas (DMLM), Veracruz, las cuales están estrechamente vinculadas con las rocas que han sido descritas a profundidad en el CGLH. La permeabilidad fue estimada mediante simulaciones numéricas en imágenes 3D con el software Avizo® y de manera experimental con un Permeámetro. Las mediciones experimentales se realizaron en los mismos núcleos usados para realizar la adquisición 3D de las imágenes, lo que permitió la comparación directa entre ambas metodologías obteniendo discrepancias mínimas de 0 mD y máximas de hasta 12 mD para las rocas que presentan los mayores datos de permeabilidad. Las principales diferencias entre las simulaciones y los datos experimentales se deben a la calidad de las imágenes utilizadas, por la dificultad del análisis debido a la composición mineralógica de las rocas o a la escala en la que la muestra fue estudiada, ya que la porosidad que gobierna la permeabilidad no pudo ser bien observada por las imágenes 3D debido a las limitaciones de la técnica, sin embargo, los resultados numéricos mostraron una gran precisión con los experimentales. A partir de la orientación magnética de las muestras estudiadas, se logró establecer que las permeabilidades secundarias dominantes en la zona son en dirección; 1) Noroeste-Sureste para las rocas intrusivas de la unidad litológica Pz – Int 1, 2) Suroeste-Noreste para las rocas calcáreas de la unidad J – Mar y, 3) Este-Oeste para las rocas calcáreas e intrusivas de las unidades K – Lim y Tig – Int 2.