ACUÍFEROS PROFUNDOS: UN PUNTO DE...
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Dr. Silva Busso Adrián Ángel [email protected] ACUÍFEROS PROFUNDOS: UN PUNTO DE CONTACTO ENTRE EL AGUA Y LA ENERGÍA 30 de Junio del 2017, Concordia Entre Ríos, Argentina XVI Jornadas Acercar la Ciencia al docente QDA (Quince Docentes Argentinos)
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Dr. Silva Busso Adrián Á[email protected]
ACUÍFEROS PROFUNDOS: UN PUNTO DECONTACTO ENTRE EL AGUA Y LA ENERGÍA
30 de Junio del 2017,
Concordia Entre Ríos, Argentina
XVI Jornadas Acercar la Ciencia al docente
QDA (Quince Docentes Argentinos)
Dr. Silva Busso Adrián Á[email protected]
¿Que es un acuífero?
ACUIFERO: Estratos o formaciones geológicas de material
permeable que contienen agua subterránea, permiten su
movimiento y pueden cederla en proporciones apreciables
para su uso.
ACUICLUDO: Formaciones que contienen agua pero que no la
ceden (arcilla) y se comportan como impermeables.
ACUITARDO: Estratos de baja permeabilidad, aunque
mesurable, con capacidad suficiente para transmitir cierta
cantidad de agua a los estratos permeables infrapuestos o
suprapuestos.
ACUIFUGO: Formaciones que no contienen ni permiten el
movimiento de agua
RECOMENDACIÓN de la Asociación Internacional de Hidrogeología (IHA)
Los acuíferos heredan la nomenclatura de las unidades geológicas que los contienen, ya sea nombres
de Grupos, Formaciones o Miembros. De no ser posible se debe adoptar las denominaciones informales
de usanza, intentando evitar confusiones con referencias geográficas (ciudades), étnicas, comerciales u
otras, o bien, puede optarse por definir geológicamente la unidad.
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¿Dónde están alojados los acuíferos?
Acuíferos Clásticos: Aquellos que se desarrollan en rocas donde el
tamaño de las partículas determinan el espacio poros
interconectados (porosidad primaria). Comúnmente rocas
sedimentarias, o depósitos de arenas y gravas.
Los acuíferos están alojados en las rocas que son medios porosos más o menos
permeables y estas rocas , a priori, pueden clasificarse en tres tipos.
Acuíferos Fisurados: Aquellos que se desarrollan en rocas donde la
alteración, fracturación, diaclasas u otras discontinuidades
determinan el espacio interconectado (porosidad secundaria).
Comúnmente rocas ígneas, metamórficas, o rocas sedimentarias
diagenizadas.
Acuíferos Kársticos: Aquellos que se desarrollan en rocas donde la
alteración y/o disolución de la misma determina el espacio donde
circula el agua (canales o conductos subterráneos). Comúnmente
rocas carbonáticas, depósitos evaporíticos e incluso en sedimentos
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¿Cómo se encuentra el agua en los acuíferos?
Permeabilidad: Coeficiente (K) de la expresión de Darcy que ajusta la
proporcionalidad del caudal (Q) de agua que filtra a través de una
sección de área (A) de un material poroso, bajo una carga o
gradiente hidráulico (dh/dL) dependiente de la granulometría y del
tipo de fluido .
Cuenca Hidrogeológica: Es un espacio geológico, en profundidad y
superficie, en el cual se encuentra contenido uno o más sistemas
acuíferos determinado por sus características y cambios
estratigráficos, estructurales y/o tectónicos.
Sistema acuífero o Sistema hidrogeológico: Conjunto de Acuíferos de
diversas permeabilidades y génesis interconectados o no pero que
comparten mecanismos o procesos hidrogeológicos en común
Potencial hidráulico: Definido por el balance de tres energías
potenciales; la gravitatoria, de presión y cinética que concurren en
el agua subterránea en un determinado punto de su recorrido. Se
puede demostrar que es prácticamente equivalente a la altura del
agua sobre un plano de referencia. Se denomina esta medida
altura piezométrica y determina que el flujo subterráneo se mueva
de un punto de mayor potencial a otro de menor potencial hidráulico.
¿Cómo se mueve el agua en los acuíferos?
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Una mapa piezométrico es una representación cartográfica de las curvas
equipotenciales y flujos en un plano desde una vista vertical.
¿Qué tipo hidráulico de acuíferos existen?
En acuíferos libres la superficie
piezométrica esta contenida por debajo
del techo acuífero. Este esta en
equilibrio con la presión atmosférica
es el caso especial de la napa freática
En acuíferos confinados la superficie
piezométrica es equipotencial “virtual” y
está ubicada por encima del techo
acuífero. Existe un plus la presión
relacionado con sus zonas de recarga.
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¿Cómo se distribuyen en el subsuelo geológico?
Los acuíferos puede hallarse en toda la columna geológica, la correlación entre
la sucesión estratigráfica y las potenciales zonas acuíferas derivadas de sus
litologías definen lo que llamamos hidroestratigrafía.
Es frecuente y útil referirse a los acuíferos como “someros” y “profundos” pero
no existe una definición formal para los mismos, ergo es buena estrategia
definirlos a partir de un conjunto de características comúnes
Profundidades cercanas a la superficie (afloran cerca)
Vinculo con las estaciones (recarga directa, temp., etc.)
Conexión con medios superficiales (arroyos, lagos, etc)
Flujos subterráneos cortos o locales
Acuíferos libres (presiones en equilibrio con la Presión atm.)
Relación con la topografía y/o geomorfología
Aguas dulces (<1g/l e sales totales)
Acuíferos Someros
Profundidades significativas (no afloran cerca)
Sin vinculo con oscilación estacional (recarga alóctona, etc.)
Sin conexión con medios superficiales
Flujos subterráneos lejanos o regionales
Acuíferos confinados (presiones en equilibrio con la recarga)
Relación con la estratigrafía y estructuras
Aguas salobres o saladas e incluso termales
Acuíferos Profundos
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¿Existen acuíferos profundos en Argentina?
Sí, en nuestras cuencas sedimentarias solo mencionaremos algunos de los más conocidos,
no significa que no existan otros, solo que no se conocen dada lo limitado de su uso.
Sistema Acuífero “Guaraní”: Sistema acuífero mixto, clástico y fisurado
ubicado en la región oriental de la Rep. Argentina. Muy productivo, aguas
dulces a salmueras, temperaturas no mayores a 45°C, captación a 1000m
de profundidad o más.
Sistema Acuífero “Toba”: Sistema acuífero clástico ubicado en la región
noroccidental de la Rep. Argentina. Complejo sistema regional donde no se
conoce exactamente su extensión pero se estima en el 8% del territorio e
involucra la región de Termas de Río Hondo. Varailbe de poco a muy
productivo, aguas dulces a salobres, temperaturas de hasta 60°C,
captación a 300 - 800m de profundidad.
Sistema Acuífero “Bahía Blanca”: Sistema acuífero clástico ubicado en la
región suroriental bonaerense. Si bien es más limitado espacialmente esta
más controlado por al estratigrafía y las estructuras geológicas del subsuelo. .
Muy productivo, aguas dulces a salobres, temperaturas de hasta 70°C,
captación a 800m de profundidad.
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¿Cuando adquieren relevancia los acuíferos profundos?
Recursos Geotérmico: Es el aprovechamiento de la energía
geotérmica o calor interno de la Tierra, en términos económicos por
el hombre. Bajo este concepto el agua funciona como vehículo del
verdadero recurso que es el calor.
Recursos Mineros: Eventualmente, la elevada salinidad de las aguas
provenientes de acuíferos profundos pueden adquirir un valor
económico que conduzca a la explotación minera. Muchas sales de
mesa son de este origen e incluso podría explotarse Li a partir de
aguas de este origen.
Industria Petrolera: Los acuíferos profundos han sido explotados con
dos objetivos; uno reinyección de aguas de purga en reservorio
petrolero tradicional para mantener sus presiones; y dos uso de
agua para fracking en yacimientos no convencionales. Ambos
casos no son centrales, pero si claves en la explotación petrolera
Turismo y/o salud: Un uso frecuente de agua captada de acuíferos
profundos se relaciona con el aprovechamiento turístico de los
mismos en centros de baño. Cuando estos centros se los emplea
como terapia complementaria (balneoterapia) estos juegan un papel
en la salud humana.
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¿Las aguas termales, se relacionan con estos acuíferos?
En las zonas con potencial geotérmico, no siempre se explotan acuíferos profundos, eso
depende de la temperatura de las aguas. Solo las zonas 6, 7 y 8 son acuíferos profundos.
25.00 35.00 45.00 55.00
20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
Temperatura en °C
200.00
600.00
1000.00
1400.00
0.00
400.00
800.00
1200.00
1600.00
Pro
fun
did
ad e
n m
.d.b
.p.
Perforaciones
Colón-1
Concordia-1
Federación-1
Gualeguaychú-1
GRAD: 0.022°C/m
GRAD: 0.0209°C/m
Gradiente Geotermico a partir de los valres de temperatura en fondode perforación para los pozos perfilados Colón-1, Concordia-1,
Federación-1 y Gualeguaychú-1
Gráfico N°5
22
52.7
22
47
22
49
22
49
Existe una profundidad por encima de la cual la
influencia térmica más significativa es la de las
variaciones diarias y estacionales de la temperatura
ambiente. Algunos autores mencionan los 200 de
profundidad como límite. Por debajo de esa zona es el
gradiente geotérmico, el que controla la temperatura.
Se denomina gradiente geotérmico a la variación
de temperatura con la profundidad del subsuelo
Depende la región y
suele aceptarse el
promedio terrestre de
1ºC/30m (0.033°C/m).
En la Cuenca Chaco
paranense es de
1ºC/45m (0.022 °C/m).
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¿Cuál puede ser el uso humano del recurso hidrotermal?
A. Estar presente un foco de calor activo y anómalo que proporcione un flujo
calorífico constante.
B. Existencia de acuíferos profundos (1500-2000 m) que permitan la
circulación de los fluidos capaces de extraer el calor de la roca.
C. Para evitar la disipación del calor de la roca es necesaria la presencia de
acuícludos que actúen de sello de los reservorios.
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¿Cuál es el papel de los acuíferos profundos en la
industria del petróleo?
Los sistemas petroleros se definen como un concepto que abarca los elementos y procesos
de la geología que son esenciales para que una acumulación de hidrocarburos exista.
Roca madre o generadora: Roca sedimentaria con alto
contendido de materia orgánica, donde toma lugar la génesis
del hidrocarburos.
Roca reservorio: Roca porosa y permeable que permite la
acumulación y concentración del hidrocarburos. Es la roca
productiva de yacimiento convencionales
Yacimiento convencional
Roca sello: Roca impermeable que impide la migración
escape de los hidrocarburos de la roca reservorio.
Trampa: Combinación de elementos estratigráficos y/o
estructurales que confinan a los hidrocarburos evitando su
migración .
Generación: Proceso de transformación de la materia
orgánica original en hidrocarburos .
Migracición: Movilización de los hidrocarburos desde la roca
madre hacia otras rocas que conformen un reservorio.
Acumulación: Proceso de preservación de hidrocarburos a lo
largo del tiempo geológico (esto en roca madre o reservoreo)
.
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En la industria petrolera uno de los mayores problemas
ambientales es el uso y disposición de las aguas de purga o
de formación. Estas proviene de acuíferos profundos en
relación o contacto con las rocas reservorio de petróleo.
Luego, resultan en un producto de la separación de
hidrocarburos y agua en yacimiento pudiendo tener
concentraciones de sales elevadas y agentes altamente
contaminantes (vinculados con el petróleo extraído) .
En la etapa inicial el yacimiento
petrolero se usa la presión de
reservorio para la extracción (la
expansión de los volátiles y/o el
bombeo). Cuando se produce una
considerable disminución de esta
presión, la producción declina y se
ingresa en la etapa secundaria donde
energía adicional es administrada al
reservorio por inyección de agua. El
45-50% de los yacimientos argentinos.
Inyección de agua en pozos de petróleo
¿Cuál es el papel de los acuíferos profundos en la
industria del petróleo?
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El aumento de la demanda de petróleo y el
agotamiento de los yacimientos convencionales
llevo al desarrollo de tecnologías capaces de
explotar niveles geológicos no considerados hasta
entonces como productivos, o sea no
convencionales. De esta necesidad surgen las
técnicas de hidrofracturación (fracking).
¿Cuál es el papel de los acuíferos profundos en la
industria del petróleo?
Yacimiento no convencional
El estas técnicas se aplican sobre la roca madre, que
por lo general, posee poca permeabilidad.
La técnica consiste en realizar perforaciones dirigidas (vertical y horizontal) con el objetivo de
generar canales de elevada permeabilidad como resultado de la inyección de agua a alta
presión (material abrasivo y productos químicos), de modo que supere la resistencia de la
roca y abra fracturas o amplíe las existentes de forma controlada en la roca generadora de
hidrocarburos. De esta forma se favorece la salida hacia la superficie del producto.
De lo mencionado se desprende que son necesarios volúmenes
de agua muy grandes y de relativamente buenas calidades. Esto
determina cierta dependencia de la actividad con la
hidrogeología. Una disciplina que, normalmente, no se incluía en
los estudios de prospección y explotación petroleros.
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El uso de aguas subterráneas es atractivo para la industria petrolera por diversos motivos y
se pueden explotar acuíferos someros o profundos indistintamente Los acuíferos
someros son claramente más accesibles, más económicos, más productivos y de
mejores calidades, pero suelen estar comprometidos en otros usos del recurso y son más
vulnerables. El riesgo de conflicto social es grande. Los acuíferos profundos son menos
accesibles, más caros, menos productividad y las calidades suelen ser salinas, pero los
usos son más restringidos y son menos vulnerables. El riesgo de conflicto social es bajo.
¿Cuál es el papel de los acuíferos profundos en la
industria del petróleo?
Ejemplo: Acuíferos en el perfil
estratigráfico de la Cuenca
Neuquína. Area Cerro Bayo
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¿Cuál es el papel de los acuíferos profundos en la
industria del petróleo?
Ocurrencia regional y extensa (a diferencia de la superficial)
Disponibilidad in situ (evitan conducción)
Relativa estabilidad hidroquímica
En acuíferos profundos temperaturas positivas y constantes
Menor mantenimiento o riesgo de rupturas en captación
Ausencia de material en suspensión o coloidal
Menores costos de explotación
En acuíferos profundos menor riesgo de conflictos de uso
Menos impacto ambiental vinculado a la explotación
Mayor costo de prospección e instalación productiva
VENTAJAS DE LOS ACUÍFEROS PROFUNDOS
RIESGOS DE USO DE LOS ACUÍFEROS PROFUNDOS
Mayor riesgo de contaminación del recursos subterráneo
Mayor costo de remediación
Impactos a largo plazo aún poco conocidos
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http://hidrogeologia.materias.gl.fcen.
uba.ar/index.php/material_didactico/
¿Cuál es el escenario de coincidencia entre el agua
subterránea y la industria del petróleo?
PROBABLES CONFLICTOS DE USO Y RECURSOS
Acuíferos en Sedimentos Pampeanos
Acuíferos Sedimentos fluviales Plio-pleistoenos
Acuíferos en Sedimentos Post-pampeanos
Complejo Acuífero Toba (incluye Río Hondo)
Acuíferos Intermontanos (muy diversos)
Acuíferos Pedemontanos (muy diverso)
Acuíferos Aluviales patagónicos
Acuíferos Mesetas patagónicas
Sistema Acuífero Termal Chacoparanense (SAG)
Acuíferos Fluvioglaciares patagónico sur
Sistema Acuífero Termal de Bahía Blanca
Áreas acuíferas aproximadas sin escala relativa ni límites definidos
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¿Qué nos queda de todo lo dicho…..?
El concepto de acuífero parece más ligado a la percepción humana que al rigor de
una clara definición científica, y parece depender del uso del recursos y la tecnología
de captación
Existen acuíferos en rocas de naturaleza muy distinta, por lo que son sistemas
complejos donde solo la geología proporciona una adecuada guía para su
entendimiento.
El agua subterránea se encuentra en medios porosos ergo difieren en su
ocurrencia, límites y movilidad con el agua superficial por lo que muchos conceptos
vinculados con esta no se aplican o deben reformularse.
El concepto de acuífero profundo o somero no es claro, nuevamente juega la
percepción humana y es más seguro entenderlo en función de sus características.
Los acuíferos profundos suelen ser portadores en sus aguas de calor de origen
geotérmico, este calor puede ser aprovechado de diferentes formas en función las
temperaturas del los mismos. Como hemos visto, existen diversos sistemas de esta
naturaleza en Argentina que pueden constituir potencialmente una fuente de energía.
Los acuíferos profundos han sido explotados por la principal industria energética, la
Industria petrolera. En un principio para mantener la explotación de los yacimientos
convencionales y hacia el siglo XXI para apoyar nuevas técnicas de explotación en
yacimientos no convencionales.
Se plantea así un escenario de recursos estratégicos compartidos “agua y energía” de
la capacidad de gestión de la sociedad dependerá si evolucionará a un escenario
complementario o conflictivo dado que existen usos, prioridades e intereses
encontrados entre ambos recursos
