| Title | Geochemical Tracing in Producing Geothermal Fields: Case Study at Cerro Prieto |
|---|---|
| Authors | E. Mazor, A. Manon M. |
| Year | 1978 |
| Conference | DOE-CFE Symposium on Cerro Prieto |
| Keywords | |
| Abstract | Over 750 detailed chemical analyses of fluids, collected from 30 geothermal wells over 12 years of operation, were accumulated at Cerro Prieto, Mexico. These results are used as a case study to establish the physical and chemical processes taking place and to construct a geochemical model of the resource. A knowledge of these processes is a prerequisite for conducting successful isotope studies. The following regularities and correlations were observed in the geothermal wells of Cerro Prieto: 1. The concentrations of Cl, Na, K, Li, Ca, B, HC03, and Si02 in individual wells vary by factors of up to 2. (A common range for Cl, is, for example, 10,000 to 20,000 mg/l.) A similar range is observed when the maximum ion contents of all the wells are compa.red. 2. A positive correlation is observed between the Cl content and the concentrations of Na, K, Li, Ca, B, and Si02 in individual wells and throughout the field. Comparison of all the wells also revealed positive correlations of the concentrations of Cs, Rb, and Br. Patterns (I) and (2) are due to concentrationdilution processes, such as steam loss or mixing with condensed steam and possibly fresher water from a shallow aquifer. 3. In most wells a consistently lower Cl content (about 10,000 mgtl) is observed. This value suggests the salinity of the deep-seated brine, all higher values being caused by steam losses. These steam losses seem to occur both in the aquifer and in the wells. 4. The plots of the various ions vs Cl reveal a conservative pattern in the data of the individual wells (i.e., best-fit lines extrapolate to zero). This indicates that no significant chemical reactions occur during the ascent of the fluids in the wells. In contrast, K and Si02 plots of the different wells reveal a reactive pattern both when plotted against the Cl content and enthalpy. Hence, these ions are reactive in the aquifers, responding to temperature zonations. This pattern makes the K (or Na/K) and the Si02 values useful as geothermometers in the Cerro Prieto system. 5. The above regularities are best ascribed to one type of brine existing at Cerro Prieto, with a Cl content of around 10,000 mg/l, and a temperature zonation. The variety in the observed samples is caused by steam losses (partially caused by production conditions, such as, diameter of the well orifice) and by K and Si02 equilibrations at different temperatures in the geothermal system. En Cerro Prieto, Mexico, durante 12 anos de operacion se han acumulado mas de 750 analisis quimicos detallados de fluidos, recolectados de 30 pozos geotermicos. Se utilizan estos resultados como un caso de estudio para establecer los procesos fisicos y quimicos que ocurren, y para construir un modelo geoqulmico del sistema. El conocer estos procesos es prerequisito para poder llevar a cabo con exito cualquier estudio isotopico. Se observaron las siguientes regularidades y correlaciones en los pozos geotermicos de Cerro Prieto: 1. Las concentraciones de Cl, Na, K, Li, Ca, B, HC03, Y Si02 en los pozos individuales varian por factores hasta de 2 (un rango comun para Cl es, por ejemplo, 10,000 a 20,000 mg/l). Se observa un rango similar cuando se comparan los contenidos maximos de iones de todos los pozos. 2. Se observa una correlacion positiva entre el contenido de Cl y las concentraciones de Na, K, Li, Ca, B, y Si02 en los pozos individuales y en todo el campo. Una comparacion de todos los pozos tambien revelo correlaciones positivas de las concentraciones de Cs, Rb, y Br. Las caracterlsticas (1) y (2) se deben a procesos de dilucion y concentracion, tales como perdida de vapor o mezcla con vapor condensado y posiblemente agua menos salobre de un acuffero somero. 3. En la mayorla de los pozos se observa un contenido de Cl repetidamente mas bajo (aproximadamente 10,000 mg/l). Este valor refleja la salinidad de la salmuera profunda, siendo los valores mas altos causados por perdidas de vapor. Estas perdidas de vapor parecen ocurrir tanto en el acuffero como en los pozos. 4. Las graficas de los diferentes iones contra Cl revelan un patron conservador en los datos de los pozos individuales (es decir, las lineas de mejor ajuste se extrapolan a cero). Esto sugiere que no ocurren reacciones quimicas significativas durante el ascenso de los fluidos en los pozos. En contraste, las graficas de K y Si02 de los diferentes pozos revelan un patron reactivo cuando se grafican contra el contenido de Cl y la entalpfa. Por 10 tanto, estos iones son reactivos en los acuiferos, respondiendo a una division en zonas de temperatura. Este patron hace que los valores de K (o Na/K) y de Si02 sean utiles como geotermometros para el sistema de Cerro Prieto. 5. Las regularidades anteriores se atribuyen a un tipo de salmuera presente en Cerro Prieto, con un contenido de Cl de aproximadamente 10,000 mg/l, con una division en zonas de temperatura. La variacion observada en las muestras esta causada por perdidas de vapor (que dependen parcialmente de las condiciones de produccion, por ej. diametro del orificio del pozo) y por equilibrios de K y Si02 a diferentes temperaturas en el sistema geotermico. |