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INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGÍA Y MINERÍA INGEOMINAS SUBDIRECCIÓN DE RECURSOS DEL SUBSUELO

ACTUALIZACIÓN DEL MAPA GEOTÉRMICO DE COLOMBIA FASE 2

MAPA PRELIMINAR DE FLUJO DE CALOR TERRESTRE EN LA CUENCA DE LOS LLANOS ORIENTALES

Bogotá, abril de 2010 República de Colombia MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGÍA Y MINERÍA


REPÚBLICA DE COLOMBIA MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGÍA Y MINERÍA INGEOMINAS ACTUALIZACIÓN DEL MAPA GEOTÉRMICO DE COLOMBIA FASE 2 MAPA PRELIMINAR DE FLUJO DE CALOR TERRESTRE EN LA CUENCA DE LOS LLANOS ORIENTALES Por: Claudia Alfaro Valero Ingrid Alvarado Ballesteros Antonio Manrique Bonilla

Procesamiento Geoestadístico: Wilson Quintero Camacho Colaboración de: Paola Rodríguez Ramos Bogotá, abril de 2010


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CO ONTENIDO 1. IN NTRODUCCIIÓN .......................................................................................................................... 11 1.1.. GENERALIDADES SOBRE LA A GEOTERMIA. .................................................................................... 11 1.2.. SISTEMAS DE E CLASIFICACIÓ ÓN DE LOS REC CURSOS GEOT TÉRMICOS ............................................. 12 1.2..1. Clasificación de los reccursos geotérm micos de acuerdo con el m mecanismo de e tran nsferencia de calor. ...................................................................................................................... 12 1.2..2. Clasificación de los reccursos geotérm micos con ba ase en el tipo de fluido. ....................... 13 1.2..3. Clasificación de los rec cursos geotérrmicos a partiir de la tempe eratura ........................... 13 1.2..4. Clasificación de los reccursos geotérm micos con ba ase en caracte erísticas geológicas. ... 14 1.3 FLUJO DE CALLOR Y MECANIS SMOS DE TRAN NSPORTE ...................................................................... 18 1.3..1. Flujo de ca alor por conducción. ............................................................................................. 18 1.3..2. Flujo de ca alor por advección ................................................................................................ 21 1.3..3. Flujo de ca alor por radia ación.................................................................................................. 21 1.4 FLUJO DE CALLOR GLOBAL.............................................................................................................. 21 1.5.. MÉTODOS DE E MEDICIÓN DEL FLUJO DE CA ALOR. .......................................................................... 22 1.5..1. Método de e Bullard o Re esistividad Té érmica Acumu ulada .................................................... 25 1.5..2. Método de el BHT (Bottom hole tempe erature) ...................................................................... 26 1.5..3. Otros méto odos para me edir el flujo de e calor ........................................................................ 28 1.6.. APLICACIONE ES DEL ESTUDIO O DEL FLUJO D DE CALOR TERR RESTRE. ................................................ 29 1.7.. OBJETIVOS .................................................................................................................................... 31 2. ANTECEDEN A TES ........................................................................................................................ 33 2.1.. LOCALIZAC CIÓN Y FISIOGRAFÍA .......................................................................................... 33 2.2.. MARCO GEOTECTÓNIC CO ..................................................................................................... 33 2.3.. FLUJO DE CALOR C EN LA A CUENCA D DE LOS LLANOS ORIENTA ALES ............................. 40 2.4.. PROYECTO O INSTITUCIO ONAL DE EXP PLORACIÓN GEOTÉRMIC CA. ................................ 43 3. METODOLOG M GÍA ........................................................................................................................... 44 3.1.. FUENTES DE INFORMACIÓN ......................................................................................................... 44 3.2.. PROCEDIMIEN NTOS. ....................................................................................................................... 46 3.2..1. Cálculo de el gradiente geotérmico ........................................................................................ 46 3.2..2.Topes de formaciones f g geológicas y diferenciación d n litológica ........................................... 48 3.2..3. Medicione es de conducttividad térmica ................................................................................. 49 3.2..4. Tabla de referencia r de conductividad d térmica ................................................................... 50 3.2..5. Recopilación de información de poro osidad y tabla a de referenciia correspond diente ...... 51 3.2..6. Cálculo de e flujo de calo or. ...................................................................................................... 51 3.2..7. Procesamiento geoesta adístico ............................................................................................ 53 3.3 SUPOSICIONE ES PARA CALCU ULAR EL FLUJO DE CALOR EN LA CUENCA DE LOS LLANOS S ORIENTALES ......................................................................................................................................... 55 4. RESULTADO R S ............................................................................................................................. 57 4.1.. GRADIENTES GEOTÉRMICOS ....................................................................................................... 57 4.2.. TOPES DE LA AS FORMACIONES Y LITOLOGÍA AS ............................................................................... 60 4.3.. CONDUCTIVID DAD TÉRMICA ........................................................................................................... 62 4.3..1. Patrones de d verificación de calibraciión .............................................................................. 62 4.3..2. Medicione es de conducttividad sobre muestras de núcleos. .............................................. 63 4.4.. POROSIDAD ........................ . .......................................................................................................... 66

Actuualización del mapa geotérmico de Colombia. F Fase 2. Mapa prreliminar de flujo de calor terreestre en la Cuen nca Llanos Orieentales.


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4.5.. FLUJO DE CALOR .......................................................................................................................... 67 5. DISCUSIÓN .. D ................................................................................................................................. 74 6 CONCLUSION C NES ......................................................................................................................... 79 7. AGRADECIM A IENTOS .................................................................................................................. 81 REF FERENCIAS ................................................................................................................................ 82

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LISTA DE FIGUR RAS Fig gura 1. Cllasificación de los rrecursos geotérmicos g s con basse en la clasificación de d los recu ursos minerrales. Los recursos geotérmicos g s abarcan b accessible utiliza able (recurrsos) y lass reservas s (recurso la energía base otérmico id dentificado). Tomada d de Muffler y Cataldi, 1978 (en Dickson D & geo Fan nelli, 2004). .............................................................................................................. 19 Fig gura 2. Re epresentación del flu ujo de calor global como una a función arm mónica esfé érica grado o y orden 1 12. Flujo de e calor en mW/m2. To omada de Pollack & Cha apman, 197 77. ........................................................................................ 23 gura 3. Ma apa de distrribución del flujo de calor global a la superrficie de la Fig corrteza Terre estre a parttir del anállisis armón nico esféricco grado y orden 12 (Po ollack et al., 199 93). Tom mado de http://w www.geoph hysik.rwthaac chen.de/IHFC/heatflow w.html.................................................................................. 23 Fig gura 4. Map pa de distriibución del flujo de ca alor global a la superfficie de la corrteza Terre estre a parttir del anállisis armón nico esféricco grado y orden 36 (Ha amza et al., 2007). .................................................................................................. 24 Fig gura 5. Apllicaciones de la geottermia. La geotermia entendida a como la ram ma de la ciiencia dediicada al esstudio del estado e term mal del inte erior de la Tie erra, contrib buye con el desarrollo de diferenttes sectore es de la eco onomía en el mundo. m Tom mada de Ha amza (2008 8). .................................................................... 31 Fig gura 6. Loccalización de d la cuencca de los Llanos L Orie entales (dentro de la líne ea azul). Dominios D T Tectónicos de Colom mbia: Orien ntal (1), Ce entral (2), Oc ccidental (3)). (Modifica ado de Barre ero et al, 20 007). ........................................... 35 Fig gura 7. A. Corte estrructural essquemático de la cue enca de lo os Llanos Oriientales. Tomado T de e Barrero et al, 200 07. B. Mod delo estrattigráfico y sisttemas petrrolíferos de e la cuencca de los Llanos L Orie entales. To omado de Halliburton, 2007. 2 En: Vargas, C., 2008 8. Nótese que la secuencia s dimentaria se acuña contra el basamento o cristalino o. Este heccho y las sed dife erentes dis scordanciass regionale es hacen que las unidades litológicas ten ngan una distribución irregular en la cuenca y una pé érdida de espesor e a me edida que se s avanza hacía h el orie ente. Los principales p ssistemas pe etrolíferos de la cuenca incluyen a las arenitas de las formacione es Une, Guadalupe, arbonera, como c rese ervorios, a la Formacción Gachetá como Mirrador y Ca prin ncipal roca fuente y a la Formación León, co omo sello rregional. .................. 37 Fig gura 8. Corrrelación Esstratigráfica a de la Cue enca de lo os Llanos Orientales, O Colombia. (Munar y otro os, 1991. En n Fajardo et e al., 2000). En este trabajo t se d la última a columna de esta tabla con la diferencia utilizó la nomenclatura de e se consid deraron porr separado las formaciones Barco o y Los Cue ervos. .. 39 que Fig gura 9. Flujo de calor (mW/m2) al tope del Paleozo oico. Cuenc ca Llanos Oriientales. To omada de Bachu et a al., 1995. Los L valoress calculado os en este esttudio van de d 29 a 63 6 mW/m2. En este mapa no se registra a el valor má áximo. ........................................................................................................................ 42 Actuualización del mapa geotérmico de Colombia. F Fase 2. Mapa prreliminar de flujo de calor terreestre en la Cuen nca Llanos Orieentales.


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Fig gura 10. Variación de la l temperattura de form mación con la profundidad en la Cuenca de lo os Llanos Orientales. Una temp peratura máxima de 179°C es gistrada a 5319 5 m (pozzo Cumaral 1AX). ............................................................ 57 reg Fig gura 11. Va ariación dell gradiente geotérmico con la prrofundidad.. A mayor pro ofundidad se s observa una tenden ncia a dism minuir la ma agnitud del gradiente geo otérmico y una reduccción en su d dispersión. .................... . ................................. 58 Fig gura 12. Distribución D de frecue encia de datos de gradiente geotérmico (°C C/km) en la Cuenca de e los Llanoss Orientaless. .................................................. 58 Fig gura 13. Mapa de gradientes geotérmicoss de la Cu uenca de lo os Llanos Oriientales. Se S registra a una tend dencia al incremento o del grad diente en dire ección SO.–NE. del área á perfora ada de la cuenca, c con n valores mayores m a 42 °C/km, consideradoss anómaloss. Los puntos represe entan valor promedio d cúmulos de dattos. Mapa a escala a 1:1.000.000 con en zonas de nvencioness en Anexo J. ......................................................................................... 59 con Fig gura 14. Fo ormacioness geológicass intercepta adas por loss 84 pozos sobre los cua ales se estimó el flujo de calor.............................................................................. 60 Fig gura 15. Va ariación de la conducttividad térm mica prome edio en funcción de la eda ad de las formaciones f s geológica as de la cu uenca de lo os Llanos Orientales. O Las s barras señalan los valores v prom medio, míniimo y máxim mo. .......................... 65 Fig gura 16. Distribución de d los dato os de flujo de calor de d la Cuen nca de los Lla anos Orienta ales. ....................................................................................................... 69 Fig gura 17. Dis stribución espacial e de el flujo de calor c (mW/m m2) en la Cuenca C de los Llanos Orientales. O Mapa a esscala 1:1.0 000.000 co on convencciones en Ane exo K ........................................................................................................................ 70

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LISTA A DE TABLA AS

bla 1. Cllasificación de recursos geoté érmicos de acuerdo o con la Tab tem mperatura del d fluido de e reservorio o (ºC). Tom mada de Dicckson & Fan nelli, 2004 ..................................................................................................................... 14 Tab bla 2. Clas sificación del d recurso o geotérmicco con basse en carac cterísticas geo ológicas. To omada de Erdlac E et all. (2008a) ............................................... 15 Tab bla 3. Com mparación de d los modelos de flujjo de calorr global: an nálisis del arm mónico esfé érico grado o y orden 12 (Polla ack et al., 1993) Vs. análisis arm mónico esfé érico grado y orden 36 6 (Hamza, et al., 2007 7). Resumid da a partir de Hamza, 20 008. .......................................................................................... 24 Tab bla 4. . Espesores accumulados de las form maciones g geológicas presentes en los pozos utilizados para el cá álculo de flujo de calo or. Las unidades se cuentran en n orden des scendente de importa ancia en fun nción de su u espesor. enc ..................................................................................................................... 61 Tab bla 5. Resumen estadístico de medicioness de patron nes para ve erificación de la calibraciión de los equipos e de medición de d conductivvidad térmica. ..... 63 Tab bla 6. Resu umen estad dístico de d datos de Conductivida C ad Térmica a (W/m.K), me edidos en muestras m de e núcleos de d perforación de la C Cuenca de los l Llanos Oriientales, ag grupados de d acuerdo con forma ación geoló ógica y litología. Ver dattos en Anex xo G ........................................................................................ 64 Tab bla 7. Valo ores de refe erencia de C Conductivid dad Térmicca (W/m.K) asumidos parra la estima ación de flu ujo de calo or, en la Cu uenca de lo os Llanos Orientales. O ..................................................................................................................... 66 Tab bla 8. Va alores de referencia de porossidad (%) asumidoss para la esttimación de e flujo de calor, en la Cuenca de los Llanos Orien ntales. La prin ncipal fuentte de inform mación corrresponde a datos de rregistros pe etrofísicos de 32 pozos.................................................................................................. 68 Tab bla 9. Res sumen del Flujo de ca alor estimado en la Cuenca de los Llanos Oriientales ..................................................................................................... 71

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LISTA A DE ANEX XOS ANEXO A.

Guía a metodológica para la l estimació ón del flujo o de calor terre estre a partir del métod do de temp peratura de e fondo de pozo o

B ANEXO B.

Grad dientes geo otérmicos ca alculados p para la cuen nca de los Llano os Orientales, a partirr de tempe eraturas de fondo de pozo o (BHT)

ANEXO C.

Grad dientes geo otérmicos ca alculados p para la cuen nca de los Llano os Orientales a partir de registro os de temp peratura a profu undidades inferiores a 500 m

ANEXO D.

Tope es de form maciones y diferencia ación litológica para pozo os utilizadoss en el cálc culo de flujo o de calor.

ANEXO E.

Espe esores de las forma aciones ge eológicas en e pozos utilizzados para estimación de flujo de e calor

ANEXO F..

Cond ductividad térmica de e patrones para verificcación de la ca alibración de d los equ uipos ISOM MET 2104. Tablas y carta as de contro ol.

ANEXO G.

Tabla de medicciones de propiedades p s de transfe erencia de muestras de e núcleos de perforración de calorr sobre m pozo os de petróleo en la Cuenca de los Llanos Orientales.

ANEXO H.

Dato os de poro osidad efec ctiva: Com mpilación de valores prom medio a partir de registros petro ofísicos. Co ompilación de valores v prom medio a pa artir de info ormes de análisis a de núcle eos y otros documento os.

ANEXO I.

Tabla de cálculo de flujo de d calor.

ANEXO J.

1. Mapa M de grradiente ge eotérmico d de la Cuenca de los Llano os Orientales: Pozos. (En bolsillo o) 2. Mapa M de grradiente ge eotérmico d de la Cuenca de los Llano os Orientales: Puntoss representtativos en zonas de cúmulos de dattos. (En bollsillo)

ANEXO K

Mapa de flujo de calor de la Cue enca de lo os Llanos Orientales (En bolsillo)

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RE ESUMEN

Estte informe presenta p lo os resultado os del cálcu ulo de flujo de calor te errestre en la Cuenca C de e los Llanoss Orientale es y el map pa correspo ondiente, basado b en info ormación de d 84 pozzos perfora ados por la industria a petrolera a y en la aplicación dell método de temperattura de fon ndo de pozo o (BHT). El E flujo de 2 calor fue calculado en ell rango entre 20 y 81 mW/m , co on un valor promedio bución esp pacial muesstra una tendencia a aumentar de 37 mW/m2; su distrib cia el sur de d la cuenc ca. Los valo ores máxim mos, de ma agnitud superior a 56 hac mW W/m2, son considerado c os anómalo os frente al grupo de d datos de la cuenca y pod drían considerarse an nómalos si sse compara an con los valores pro omedio de flujo de calor de escudo os Precámbricos (42 mW/m2; σ =10). La fuente de gina los valores anómalos no ha a sido identificada, perro es muy calor que orig obable que e esté re elacionada con la concentracción de elementos e pro rad diactivos. mación de El mapa de gradientess geotérmiicos actualizado incluyó inform ededor 870 0 pozos, cuya c distrib bución esp pacial, marca la tend dencia del alre ma apa de flujo o de calor,, con incre emento haccia el orien nte y principalmente, hac cia el sur de e la cuenca a. Los valorres de grad diente están n entre 8 y 59 °C/km, con n un valorr promedio de 28.82°°C. La con nductividad d efectiva promedio, varriable de la a cual tamb bién depend de el flujo de calor, fu ue calculad da 1.12 y 1.5 57 W/m°K, con un valor med dio de 1.32 W/m°K. Esta mag gnitud de con nductividad d está relac cionada con n valores de e porosidad d relativamente altos (ca alculados como c poro osidad efecctiva promedio entre e 4 y 24% % con un pro omedio de 15%, 1 para esta cuencca) y espesores imporrtantes de arcillolitas, a cuyya conductiividad térmica es baja comparada con las otras litologíías. Aunque la medición m de el flujo de calor es un processo complejo o, porque pende de muchos su upuestos, variables v y fuentes d de incertidumbre, la dep me etodología de cálculo o se adap pta a las condicio ones locale es de la info ormación y puede se er utilizada para obte ener el map pa de flujo o de calor terrrestre de Colombia, C e escala re en egional.

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ABSTRACT

Thiis report prresents the terrestrial heat flow calculations c s in the Llanos Basin and d the corre esponding map, which is based d on inform mation from m 84 wells drilled by the oil industryy and the a application of o the botto om hole tem mperature (BH HT) method d. The heatt flow was calculated c in the range e between 20 2 and 81 mW W/m2, with an average e value of 37 3 mW/m2, their spatial distributiion shows a trrend to incrrease towarrds the sou uth of the ba asin. The highest values, higher tha an 56 mW/m m2, are con nsidered an nomalous with w respectt to the grou up of data and d could be considere ed also ano omalous byy compariso on with the e average values of hea at flux of Precambrian P n shields (42 ( mW/m2 2, σ = 10). The heat sou urce that causes the anomalouss values ha as not been identified d, but it is verry likely that it is relate ed to the concentration n of radioacctive elemen nts. The e updated geotherma al gradient map includ ded informa ation from about a 870 wells, whose spatial disttribution, de etermined the trend off heat flow map, with inc creases tow wards east and south of the basin. Gradientt values are e between 8 and a 59 °C/ km, with an a average value of 28.82 2 °C. The average e effective con nductivity, variable v which also d determines the heat flow was calculated c 1.12 and 1.57 7 W/m°K, with w a mean n value of 1.32 W/m° K K. This mag gnitude of con nductivity iss associate ed with a rrelatively high porositty (effective e average porrosity calcu ulated betwe een 4 and 2 24% with an a average value of 15 5% for this bas sin) and im mportant cla aystone thicknesses, whose the ermal cond ductivity is low w compared d with the other litholog gies. Alth hough the measurem ment of hea at flow is a complex process because b it dep pends on many m assu umptions, vvariables and sourcess of uncerttainty, the calculation me ethodology is adapted d to local co onditions off the inform mation and it can c be use ed to obtain the map p of terresstrial heat flow f Colom mbia, on a reg gional scale e.

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1. INT TRODUCC CIÓN

El flujo f de callor terrestre e, fenómeno relaciona ado con la estructura e i interna de la Tierra T y su us caracteríísticas físiccas y químicas, es un factor dete erminante de varios pro ocesos de formación f y acumulacción de reccursos del subsuelo. pítulo se presentan p brevemente e algunos de los principales p En este cap pectos co onceptuales s acerca de la geote ermia y la clasificació ón de los asp reccursos geo otérmicos, generalida ades sobrre el flujo o de calo or y sus me ecanismos de d transporrte, un resu umen del es stado del a arte del con nocimiento del flujo de ca alor global, una introdu ucción a loss métodos de medició ón del flujo de calor, una a síntesis de d las prin ncipales ap plicaciones del estudio o del flujo mente, los objetivos que motivvaron las realización n de este calor y finalm bajo. trab ALIDADES SOBRE LA A GEOTER RMIA. 1.1. GENERA eotérmica es e el calor contenido en el interior de la Tierra. Esta La energía ge ergía fluye continuamente hacia la superficcie producie endo una pérdida p de ene calor global, calculada en e 44.2 TW W (Pollack et al., 199 93). De acu uerdo con auser (2006 6), la princcipal fuente e de esta energía e es el calor ra adiogénico Cla pro oducido por desintegrración de isótopos inestables, ccuya contribución es esttimada en el e 62 % de la energía ttotal. c radiog génico prov viene de la energía cinética de la as partícula as alfa (α) El calor y beta b (β) libe eradas en re eacciones de d desinteg gración radiactiva. Estte calor es abs sorbido y trransmitido por las rocas del ento orno. Los elementos que q por su con ncentración n en la cortteza, tiempo o de vida media m y pro oducción de e calor en su reacción de d desintegración son fuentes im mportantes de calor ra adiogénico n 238U, 235U, U 232Th y 40K. Las ottras fuente es de calor correspon nden a (1) son calor original, relaciona ado con lass altas tem mperaturass del plane eta en su mación, el cual se cree que e proviene en parte de la co ontracción form gra avitacional del materia al interestelar y de la colisión de e la proto-T Tierra con un proto-plan neta que dio lugar a la formación de la L Luna, (2) la a energía os procesoss de difere enciación d del núcleo de hierro, pottencial liberada en lo gen neración de d nueva corteza c terrrestre y enriquecimi e iento del manto m en me etales pesa ados y (3) el calor frriccional de ebido a la liberación energía elá ástica en sissmos (Clauser, 2006).

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La Tierra pie erde su energía porr tres proccesos principales qu ue son la diación de calor c de lon ngitud de o onda larga (re-emisión n de la ene ergía solar rad inc cidente sob bre la superficie de la a Tierra), lo os volcanes y el flujo o de calor glo obal. El prroceso que e contribuyye en mayo or proporción a la pérdida de ene ergía, equivvalente al 93%, 9 es el flujo f de calo or global. T Tanto en loss océanos com mo en los continentes c s ocurren g grandes ano omalías en n el flujo de e calor, en las cuales el calor es difundido a la sup perficie porr conducción y por nvección. La L conveccción ocurre e principalm mente cercca de las cordilleras c con me eso-oceánic cas y en regiones r vo olcánicas, por ascensso de mag gma y en mu uchas cuen ncas sedim mentarias en los continentes, en n donde ell calor es red distribuido por p flujos de e agua subterránea (C Clauser, 200 06). e calor contenido en la a Tierra sólida y en su us fluidos, Cerca de la superficie, el ede ser utilizado como o un recursso. Existen varios v siste emas de cla asificación pue de estos reccursos, de e acuerdo con criterrios como el mecan nismo de nsferencia de calor, tipo de ffluido, su temperatur t ra en el reservorio, r tran carracterísticass geológica as, y de a acuerdo co on la clasifficación de recursos min nerales. 2. SISTE EMAS 1.2 GE EOTÉRMICOS

DE E

CLASIIFICACIÓN N

DE

L LOS

RE ECURSOS

2.1. Clasificación de e los recu ursos geottérmicos de d acuerdo con el 1.2 me ecanismo de d transferrencia de c calor. A partir p del mecanismo m de transferrencia de calor, c los re ecursos ge eotérmicos se pueden cla asificar en sistemas cconvectivoss y no con nvectivos (H Hoshstein, 97). En los sistemas convectivos c s el calor ess transferido por movimiento de 199 fluidos. La transferencia incluye el transporte t d un fluido de o termal, ussualmente ua caliente, salmueras calientess, vapor y otros o gasess. En cada caso, las agu parrtículas del fluido se mueven p por influen ncia de fue erzas de fllotación y tran nsportan el e calor desde la zon na de la fuente f de calor a la zona de des scarga en la superficie e o cerca de e la superfiicie. n convectiivos, las fuerzas de flo otación no son suficie entes para En sistemas no pro oducir y ma antener el movimiento o ascendente del fluiido. Estos sistemas, con nsiderados estáticos, están e amplliamente disstribuidos en e la Tierra y pueden serr encontrad dos en cue encas sedimentarias,, donde el movimien nto de los fluidos es res stringido po or capas im mpermeable es. Un casso especial de estos n los geo-p presurizado os desarrolllados en ccuencas co on rápida sisttemas son sed dimentación n, dentro de d un ambiiente tectón nico especcial, los cua ales están aso ociados con n reservorio os profundo os de petróleo y gas (H Hoshstein, 1997). érmico adiccional que no es conssiderado un sistema Exiiste un reccurso geoté geo otérmico propiamente p e dicho, los llamado os reservo orios de roca seca caliente (HDR R, por su sigla s en ing glés) en el que el ca alor se alm macena en Actuualización del mapa geotérmico de Colombia. F Fase 2. Mapa prreliminar de flujo de calor terreestre en la Cuen nca Llanos Orieentales.

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roccas de mu uy baja pe ermeabilidad d o parcia almente sa aturadas (H Hoshstein, 199 97). 2.2. Clasific cación de los recurs sos geotérmicos con n base en el e tipo de 1.2 fluido. el tipo de flu uido, los reccursos geotérmicos so on clasifica ados como En función de urizados, siistemas de e roca calie ente seca y magma hidrotermales, geopresu (Clauser, 2006): s recursos hidroterma ales contien nen agua ca aliente o va apor a profu undidades Los mo oderadas (h hasta 4 km m) con temp peraturas hasta h de 35 50°C, en una u región perrmeable de e roca porossa con corrrientes de convección c (Clauser, 2006). 2 s recursos geopresurrizados con n reservorio os de salm muera a alta a presión, Los los cuales con ntienen gass natural (m metano) dissuelto. Su ccontenido de d energía a a la tempe eratura de la salmuerra (en un 58 8%), al con ntenido de esttá asociada me etano (en un n 32%) y a la presión hidráulica (10%) ( (Clau user, 2006)). s sistemas de roca ca aliente seca a son aquellos en dond de los fluidos no son Los pro oducidos espontáneam mente y requieren estimulación e n antes de e puedan serrvir como fu uente de en nergía. Esto os sistemass pueden o ocurrir dentrro o cerca de márgenes de reservo orios hidrote ermales activas o pue eden estar asociados a n ambiente es geológiccos con flu ujo de calor elevado o dominado o por el con me ecanismo de d transferrencia de calor por conducción. El térm mino “roca caliente húme eda” ha sid do sugerido o para cassos en don nde están presentes gnificativa y agua natural, n en n fracturass abiertas o rocas porrosidad sig perrmeables. El término “sistemas geotérmiccos mejorad dos” fue in ntroducido má ás recientemente para a describirr todos loss tipos de reservorioss de baja perrmeabilidad d los cuale es requiere en mejorar su permea abilidad an ntes de la pro oducción de e calor (Clauser, 2006). agma, es roca r fundida a temperaturas enttre 700 y 1200 1 °C a El recurso ma a profundid dad accesib ble (inferior a 7 km) (Clauser, 200 06). una 2.3. Clasificación 1.2 tem mperatura

de los re ecursos geotérmico g os a parttir de la

c la tem mperatura d del fluido en e el rese ervorio, los sistemas De acuerdo con otérmicos se s clasifica an como d de entalpía baja, intermedia y alta. a Los geo lím mites de estas categorías no ha an sido unificados, co omo se ilus stra en la Tab bla 1.

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Tab bla 1. Clasifficación de recursos r geotérmicos de acuerdo con c la tempe eratura del fluid do de reserv vorio (ºC). To omada de D Dickson & Fa anelli, 2004

T Tipo de (a) (b) (c c) (d) (e) re ecurso Entalpía E < 90 <125 <10 00 ≤ ≤150 ≤190 baja Entalpía E 90-150 125-225 100-2 200 intermedia Entalpía E >150 >225 >20 00 > >150 >190 alta (a) Muffler and Cataldi (1 1978), (b) H Hochstein (1990), ( (c) Benderitterr & Cormy 990), (d) Nic cholson (19 993), (e) Axxelsson and d Gunnlaug gsson (2000 0). (19 2.4. Clasifficación de d los re ecursos geotérmico g os con base en 1.2 carracterística as geológicas. ptiva de la as variable es ambien nte tectónicco, rasgo Sobre la base descrip ológico, fue ente de ca alor cortica al, categoríía del recu urso y tipo de roca, geo Erd dlac et al. (2008a), ( prropusieron un nuevo sistema de e clasificaciión de los reccursos geottérmicos, re esumido en la Tabla 2 descrito a contin nuación, a parrtir de Erdla ac et al. (20 008b). asificación,, el ambien nte tectónicco fue subd dividido en Para este sisttema de cla nvergente y divergentte (Tabla 2). El ambie ente converrgente junto o con sus con com mplejos de e subducción relacion nados, aba arcan cuen ncas de re etro arco, com mplejos de arco volcá ánico, vulca anismo con ntinental y complejos c intrusivos. i Eje emplos de cuencas c de e retro arco incluyen la as Islas Ma arianas (Mic cronesia) , Ma anus (Papúa Nueva Guinea), G Fiji y Lau, en el Pacífico y Cuenca a Okinawa al occidente o d Japón, Mar Tirren de no (Mediterrráneo) al o oeste de Ittalia y, en orie ente del Mar M de Sco otia (Antártiica) y al oriente del extremo su ur de Sur Am mérica, en el e océano Atlántico). A Los complejos de arcco volcánicco existen com mo una ca adena enco orvada de islas volcá ánicas en d donde una placa de corrteza oceán nica subduc ce una segunda placa a de corteza a oceánica;; ejemplos de estos son n las Islas Aleutianass (mar de Bering), islas japonesas, Islas elanesia). El E vulcanism mo continen ntal, ocurre e como ressultado de Salomón (Me bducción de e la corteza a oceánica por debajo o de la corte eza contine ental; este sub tipo o de vulcan nismo se re egistra en las zonas volcánicas v de las cord dilleras de Los s Andes y Cascada as en Esta ados Unid dos. Los complejos c intrusivos corrresponden n a las massas de roccas ígneas que alimentan el vu ulcanismo sup perficial y que q se encu uentran má ás fácilmentte en region nes de colis sión entre pla acas oceániica-continental y continental-conttinental (Erd dlac et al., 2008b). a d divergente incluye i cen ntros de pro opagación vvolcánica y sistemas El ambiente de fisura o “rift”. “ Los centros c de e propagac ción volcánica corresp ponden a árgenes tec ctónicas acttivas en don nde las placcas son divvergentes a lo largo má Actuualización del mapa geotérmico de Colombia. F Fase 2. Mapa prreliminar de flujo de calor terreestre en la Cuen nca Llanos Orieentales.

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Tab bla 2. Clasificacción del recurso geotérmico con n base en caraccterísticas geoló ógicas. Tomada de Erdlac et al. (2008a) A Ambiente geoló ógico

Rasgo geológico g

Fuente de calor Categoría del recurso en la cortteza

Tipo de roca

Magmática

Vapor hidromagmático

Ignea Sedimentaria

Magmática

Vapor hidromagmático

Ignea Sedimentaria

Magmática

Vapor hidromagmático

Ignea Sedimentaria

Magmática

Vapor hidromagmático

Ignea Sedimentaria

Cu uencas de retro arco a C Convergente Co omplejo de arco volcánico v (ccompresional) Vu ulcanismo continental Co omplejo intrusivo o Divergente ((extensional)

Márgen de placa

Ce entro de propaga ación volcánica Siistemas de fisura a (rift)

Trransformación Cu uencas transtenssionales (pull apa art) (rumbo Fa allas transtension nales deslizante) Ce entros volcánicoss/magmáticos Pllumas del manto (puntos calientess) Te erreno extensiona al

Esstancado

Cu uenca cratónica Intraplaca

- Geopresurizado G - Hidrostático

érmico Gradiente té

Co-p producido *

Cu uencas de marge en pasiva Ba asamento comple ejo * Flujo nattural o bombeado o junto con petróleo/gas

Sedimentaria

nica Radiogén

Roca seca s caliente

Ignea

Actualización dell mapa geotérmico dee Colombia. Fase 2. M Mapa preliminar de fflujo de calor terrestrre en la Cuenca Llannos Orientales.

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de la cordillera meso-occeánica qu ue está gen nerando nu ueva cortezza oceánicca, com mo ocurre en la Dorssal Mesoattlántica, el Golfo de California, C el Mar Rojjo, Isla andia, Islas s Azores en Portuga al, Islas Ascensión A a borde de al d la Dorssal Me esoatlántica a, sobre la placa Surramérica. En E los sisttemas de fisura f o “riift” ocu urre extens sión a lo la argo de una depresió ón larga y angosta de entro de un na pla aca contine ental que podría p esta ar relaciona ada con una u fractura a continenttal acttiva o inactiva, como o se registrra en el Rift R del orie ente african no y del Río R Gra ande en Nu uevo México. (Erdlac et e al., 2008b). El ambiente de tran nsformación n (rumbo deslizante e) incluye cuencas tran nstensionales (Mar Muerto), M falla as transten nsionales (F Fallas de San S Andréss y Wa alker Lane, California y centros volcánicos v y magmá y/o áticos asociiados a fallas pro ofundas (por ejemplo o en alred dedores de e Walker Lane L en la región de d Hawthorne, Nevada, N en donde dep pósitos de flujos f de ce eniza, lavass andesítica as, daccíticas, bas sálticas e intrusivos, su ugieren el control c de la a falla sobre e la activida ad volcánica) (Errdlac et al., 2008b). El ambiente a in ntraplaca re epresenta áreas á que no n están a lo largo o muy m cerca de d am mbientes de e márgeness tectónica as activas. Estas área as incluyen n plumas del d ma anto o punttos caliente es, cuencass cratónicas, cuencass en márge enes pasiva as, terrrenos exte ensionales y complejos de bassamento. Las L plumass del man nto rep presentan áreas á de superficie vo olcánica de el orden de e 100 a 20 00 km de un u exttremo a otrro, con acctividad pe ersistente de d varias decenas de e millones de d año os y cuyo origen o podría ser la pa arte inferior del manto terrestre. A este tipo de d am mbientes se relacionan n las islas de d Hawaii y el punto caliente c de Yellowston ne. Lass cuencas cratónicas son cuenca as continen ntales, subccirculares estables e (qu ue han n sufrido muy m poca deformació ón en el tiempo), t qu ue se loca alizan total o parrcialmente en corteza a continenta al de origen granítico. Ejemplos de este tip po de cuencas son áreass como las cuencass Pérmica, Illinois y Los Llanos Oriientales en Colombia.. Las cuenccas de márrgenes passivas repressentan áreas con n gran espe esor de sed dimentos que q se han acumulado o encima de un sistem ma de fisura antig guo que en n la actualiidad está marcado m po or un límite e continenta aloce eánico. A este e caso correspond c e el área del d Golfo de d México. Los terrenos exttensionales s son grand des áreas alejadas a de e márgenes de placa as existente es, en donde los s esfuerzoss de la co orteza prom mueven que e un magm matismo siinexttensional au umente el flujo f de calo or sobre tod do el terren no, como en n la Provinccia dell Basin and d Range, al a oeste de Estados Unidos. U Fin nalmente, el e basamen nto com mplejo, cris stalino o metamorfiza m ado, repre esenta las rocas no diferenciad d as que e subyacen n las rocas estratificad das más an ntiguas en una región. Un ejemp plo de este caso es la Cuen nca Cooperr en Australia en dond de el calor es producid do porr granito y preservado o por rocass suprayacentes que actúan com mo una cap pa aislante (Erdla ac et al., 20 008b).

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La variable fu uente de calor cortica al utilizada en este sistema de clasificació ón, corrresponde al material o proceso o que proporciona el calor o qu ue puede ser s exp plotado parra extraer calor c o gene erar energíía eléctrica.. El magma a es la fuen nte de calor más s importan nte, asociado a márg genes tecttónicas, cu uya activida ad pro ofunda prop porciona loss conductoss de ascenso del mag gma hacia la corteza y a plu umas de ma anto y terre enos extenssionales, en ambiente es tectónico os intraplacca. Dentro de cu uencas sed dimentarias, se registra un incre emento de temperatu ura con n la profund didad de la a secuencia a sedimenttaria (gradie ente geotérrmico), com mo ressultado del aumento de la conductividad térmica de el medio bajo b presió ón, red ducción de la porosida ad, cantidad d de fluido contenido c e las rocass y el flujo de en d calor del basa amento. Ell gradiente geotérmico o solo actú úa como una fuente de d calor si la velocidad de extracción n del agua caliente de el reservorrio poroso se ma antiene con nstante perrmitiendo que se esta ablezca un flujo de calor c hacia la reg gión perturb bada debido o al gradiente térmico o entre el sitio más frío y las rocas má ás calientes s de los alre ededores. Por P último, el calor con ntenido en las rocas del d bassamento con c altas concentrac c ciones de minerales radiogéniccos como el gra anito, pued de convertiirse en un n objetivo para extra acción de calor, si los esttratos de rocas suprayacen s ntes tiene en una conductivid dad térmica sufficientemen nte baja pa ara aislar y evitar la pérdida de d calor (E Erdlac et al., a 200 08b). La categoría del recurso o, o tipo de e fluido aso ociado al re ecurso geottérmico, esstá rela acionada co on el medio o que transsporta el ca alor que en general, co orresponde ea vap por de agua a y agua caliente, ide entificados en e la clasifficación de Erdlac et al., a 200 08, como vapor v hidrom magmático,, término qu ue hace refferencia a la l interacció ón de agua mete eórica o co onnata con magma o calor magm mático. En las cuencas sed dimentarias s los recurrsos geoté érmicos esttancados son s geopre esurizados e hid drostáticos. Los recurssos geopre esurizados son una fu uente de tre es formas de d ene ergía: termal (salmuerra con temperatura en ntre 90 y 200°C), hidrráulica (fluid do a alta a presión n por enterrramiento en ntre 3 y 6 km) k y química (a partiir del metan no disuelto). Lo os recursoss hidrostáticos provienen de un n ambiente a más ba aja pre esión; dado o que el ag gua calientte no alcan nza a fluir hasta la superficie, s se req quiere del uso de bombas b para impulsa ar el volum men suficie ente para la exttracción de calor. Loss fluidos co oproducidoss hacen refferencia a agua que es pro oducida junto con petrróleo y/o ga as natural, la cual podría produccir energía si tien ne la temperatura y el e caudal suficientes. Finalmente e, los sistemas de roca secca caliente e representtan roca no saturada a en agua en los qu ue, como se s me encionó antes, no ha ay produccción espon ntánea de fluido pero o si un alto con ntenido de calor, que puede p ser extraído e a través t de un fluido inyyectado com mo veh hículo del calor c a la superficie. s Este tipo de d recurso es enorme e comparad do con n las otras categoríass, ya que mucho m del basamento b profundo alrededor a d del mu undo, está asociado a a este tipo de e recurso (Erdlac et al., 2008b).

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El tipo t de roca a, última va ariable de esta e clasifica ación, hace e referencia a a la roca dell reservorio que contie ene el fluido o geotérmicco. En la acctualidad, la as rocas ígn neas y sedim mentarias son s los prin ncipales tipo os de roca perforados para la exttracción dell recurso ge eotérmico (Erdlac ( et al., a 2008b).1 1.2.5. Clasificación de los recursos geotérmicos g s de acuerd do con la clasificación general de e los reccursos mine erales. Seg gún el esqu uema de clasificación general de e los recurssos minerales propuessto porr McKelvey y, 1967 (en n Clauser, 2006), 2 el cual tiene en e cuenta varios v niveles de seguridad geológica y factibilida ad económ mica, el recu urso geotérrmico abarca doss categoría as: recurssos y rese ervas. El recurso in ncluye a su s vez, dos cattegorías: el e recurso accesible base que correspon nde a la energía e tottal alm macenada en un volumen de corteza determinado d o, de acuerdo con la tem mperatura media anu ual superficial y el recurso prropiamente e dicho, qu ue corrresponde a la energ gía utilizable que pue ede ser ecconómica y legalmen nte exttraída en un u período determinad do. Las reservas son n el recurso o económico ide entificado; es e decir, la cantidad de energía que q puede ser legame ente extraíd da en el presente e, a un costo competittivo con resspecto a otras fuentess comerciales de energía y que han sido s cuantificadas a partir p de estudios de exploració ón. Mu uffler y Cattaldi, 1978 (en Dicksson & Fane elli, 2004), propusiero on para essta clasificación, el e esquema a presentad do en la Fig gura 1. 1.3 3 FLUJO DE E CALOR Y MECANISMOS DE TRANSPO ORTE El flujo de calor terrestre e es la velo ocidad de transferenc t cia o pérdid da de calorr a travvés de la a superficie de la Tierra. Este E fenóm meno está á gobernad do prin ncipalmente e por tres mecanissmos: con nducción o difusión (en estad do tran nsitorio o de equilib brio), adve ección y radiación. r La condu ucción es el me ecanismo do ominante en e la litósferra (Clauserr, 2006). 1.3 3.1. Flujo de calor por conducción. La Ley de Fourier F que e explica la a transfere encia de ca alor por co onducción (o usión), deffine el flujo de calo or específicco q, es decir d el flu ujo de callor difu norrmalizado por p área, co omo el prod ducto del grradiente ge eotérmico (∂∂T ⁄ ∂z) por la con nductividad d térmica (λ): q = λ * (∂T ⁄ ∂z) ∂ Si el gradientte se expre esa en unidades de °C/Km y la a conductivvidad térmica com mo W/m.K, las unidades del flujo o de calor so on mW/m2. El gradiente geotérmico o es una cantidad vectorial v de efinida porr magnitud y dire ección, exp presada en términos de variación n de la temp peratura con la Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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Recursso

Fig gura 1. Clasificación de los recursoss geotérmico os con base e en la clasifficación de los reccursos minerales. Los recursos geotérmicos g abarcan la a energía base accesib ble utiliizable (recu ursos) y lass reservas (recurso ge eotérmico identificado). Tomada de Muffler y Catald di, 1978 (en Dickson & Fanelli, F 2004 4). Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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distancia. El gradiente e geotérmico genera almente se e calcula a partir de d me ediciones de e temperatu ura realizad das a lo larg go de perfilles verticale es en pozoss perrforados; por p lo tanto o solo se conoce c la componente c e vertical del d gradien nte geo otérmico. En E la cortezza, el gradiente geoté érmico es más m irregullar que en el ma anto y el núcleo y regisstra grande es cambios laterales, lo cual depe ende en gra an me edida del co ontenido de e isótopos radiactivos r de las roca as, de la te ectónica y del d rég gimen hidro ológico (Cla auser, 2009 9). Los valo ores de gra adiente son n mayores en e las márgenes activas (ta an altos com mo 200°C/kkm, en dorssales meso o-oceánicass y en arcos de islas, dada a la cercanía a la superficie s d una fue de ente de callor ma agmática). En E zonas de d subduccción tectón nica se obsservan grad dientes bajos porr el enfriam miento prod ducido por sedimentos llenos de e agua, arrrastrados por p deb bajo de la corteza c exisstente. En áreas á tectónicamente estables co omo escudos y cuencas c sed dimentariass el gradien nte promed dio está entre 15 y 30°C/km (Dufff & Holmes, 2004 4). En roccas del bassamento co omo granito o, las cuale es contiene en ma ayores conc centracione es de minerales radio ogénicos, que otros tip pos de rocas crisstalinas, el calor generado por la desintegra ación radiacctiva podría a constituirse en un objetiivo para extracción, e si las ro ocas supra ayacentes tienen ba aja con nductividad d y actúan como c un re ecubrimientto termal attrapando ell calor denttro dell granito (Errldlac et al., 2008). dad térmica a es la prop piedad de los materialles de cond ducir el calo or. La conductivid z de una roca, essta variable e depende e de su composició ón En la matriz min neralógica, relacioness geométriccas entre lo os compone entes mine erales, form ma y tamaño del grano, po orosidad, te emperatura y fluido de saturació ón. En rocas ígn neas, la con nductividad térmica pu uede consid derarse iso otrópica y por p lo tanto el flujo de calo or es pred dominantem mente verttical. En rocas r sediimentarias y me etamórficas por el contrario, c la conducctividad té érmica es fuertemen nte aniisotrópica y por lo tanto t el flu ujo de calo or tiene una componente laterral significativa (C Clauser, 20 006). Los factores determinant d tes de la conductivida c ad térm mica son en e primer lu ugar, la com mposición mineralógicca y, en se egundo luga ar, la porosidad. p La conducttividad de una u matriz de roca de epende de la proporció ón de minerales de condu uctividad alta a (cuarzo o, halita, anhidrita, a d dolomita), d de con nductividad d intermedia a (calcita) y de condu uctividad ba aja (minerales arcillosos y otros filosiilicatos). La L conducttividad térm mica de las arenita as disminuyye ente en la medida en que se incrementa el e contenido o de arcilla as. sisttemáticame La dispersión de la cond ductividad té érmica de las arenitass depende de d la relació ón cua arzo (altam mente condu uctivo) y fe eldespato (m mineral de baja condu uctividad). La L porrosidad tien ne el efectto de reduccir la cond ductividad térmica, t da ada la men nor con nductividad d del fluido o de satura ación; por ejemplo una arenita limpia cuyyo con ntenido es mayor a 90 0% de cuarzo puede producir un na conducttividad term mal de 7.0 W/m.K K. Para una a muestra similar con n porosidad d del 20% saturada en e agu ua la cond ductividad térmica t puede dismin nuir a 4.4 W/m.K (Brrigaud et al., a 199 90). Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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1.3 3.2. Flujo de calor por advecció ón La advección de calor, provocada p p movimiento de fluidos, puede por e ocurrir si la perrmeabilidad d hidráulicca de las rocas ess suficienttemente grande. g Esste me ecanismo varía v linealm mente con la permea abilidad y la densidad d relativa del d fluido e inversamente con la visco osidad del fluido. En cuencas sedimentari s as estte puede se er un meca anismo de transporte de d calor mu uy eficiente, comparab ble con n la conduc cción. En casi c todas la as tecnolog gías de pro oducción de e calor, com mo el calor hidro otermal, esste es el principal p me ecanismo de d transpo orte (Clause er, 200 06). 3.3. Flujo de calor por radiación n 1.3 La radiación de d calor se e debe a la repetida absorción a y re-emisión n de calor de d los materiales s, se convie erte en un mecanismo significattivo de tran nsferencia de d calor a tempe eraturas porr encima de e 600°C y es e eficiente por encima a de 1200°C. Por lo tanto, este meca anismo es importante e para el flujo de calo or solamen nte cua ando la corrteza está a temperatu uras anorm malmente altas como en e el caso de d lag gos de lava e incendioss subterrán neos en vettas de carbó ón (Clauser, 2006). 4 FLUJO DE E CALOR GLOBAL G 1.4 De acuerdo con c Hamza et al. (200 07), la primera medición de flujo de calor fu ue rea alizada en 1883 por Everett. Pollack et al. a (1993), atribuyen las primeras me ediciones re eportadas del d flujo de e calor en la litósfera a continenta al a Benfie eld (19 939), en Gran Bretaña a y Bullard (1939) ( en Suráfrica S y en la litósfe era oceánicca, a Revelle R & Maxwell M (19 952), en ell piso del Océano O Atlántico. Se egún Hamzza, 200 08, las prrimeras me ediciones de d flujo de calor en n Sur Am mérica fuero on rea alizadas en n 1974 por Sass et al., a en Panamá y Collombia; possteriormentte, enttre los años s 1978 y 19 980, Uyeda y sus collaboradoress realizaron n mediciones de flujo de ca alor en Chile e, Ecuadorr y Perú. El E primer ma apa de flujo o de calor de d Sur América fue f publicad do en 1996 6, por Muño oz & Hamza a. a presentad da por Pollack et al. (1993), so obre los avvances en el La cronología e, es la siguiente: ap proximadam mente desd de esttudio del flujo de calor terrestre fina ales de los años sese enta se inicció la conformación de e una base e de datos de d flujo de calor global que permitió interpretaciones geofísiicas y estad dísticas de la ma agnitud y distribución del d flujo conducido a la l superficie e desde el interior de la Tie erra. En 19 976, Jessop p et al., pu ublicaron una compila ación muy completa de d dattos de flujo de calor global que sirvió s de base para loss trabajos de d evaluació ón dell flujo de calor c de Chapman C & Pollack (1975) y de e Sclater et e al. (1980 0). Chapman & Pollack (19 975), realizzaron un análisis arm mónico esfé érico grado o y den 12, rep presentado o en la Fig gura 2. Po osteriormente se realiizaron varias ord acttualizacione es de la basse de datoss de Jessop p, 1976, co omo las presentadas por p Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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Champan & Pollack, P 198 80 y Chapm man & Ryba ach, 1985. En 1993, Pollack P et al., a pre esentaron la a compilación de 24.7 774 datos de d medicion nes de flujo o de calor en e la corteza co ontinental y oceánica, como resultado r d un pro de oyecto de la Comisión Inte ernacional de d Flujo de e Calor (IH HFC, por su u sigla en inglés), i de la Aso ociación Intternacional de Sismolo ogía y Físicca del Interrior de la Tie erra (IASPE EI, porr su sigla en inglés). A partir del análisis arrmónico esfférico grado o y orden 12, 1 Pollack et al., 1993, elab boraron el mapa m de flujo de calo or global, prresentado en e la Figura F 3. Tanto T la ba ase de dato os como el mapa de flujo f de calor obtenido os porr Pollack et e al., 1993 3, se encue entran aún vigentes. La base de datos esstá disponible para distribucción en el Centro C Naccional de Datos D Geoffísicos de los 1 Esttados Unidos (NGDC por su sigla en inglés) ; el map pa está publicado en la pág gina web de e la IHFC 2. A partir p de un na revaluacción posterior, sobre la a misma ba ase de dato os, Hamza et al., 2007, elab boraron una a versión del mapa de e flujo de ca alor global, con base en e el armónico o esférico grado g y ord den 36, presentada en n la Figura 4. un análisis de ado de esta a revaluación, la pérd dida de callor global fue f calculad da Como resulta enttre 29 y 34 TW, cerca del 25% menos m que la cifra estimada por Pollack, P 199 93 (44 4.2 TW). Allgunas de las diferenccias más im mportantess de estos dos modelos son n presentad das en la Ta abla 3. 1.5 5. MÉTODO OS DE MED DICIÓN DE EL FLUJO DE D CALOR R. Loss métodos utilizados para p la determinación n del flujo de d calor (y del d gradien nte geo otérmico), en su mayyoría parte en del princcipio de qu ue la conducción es el me ecanismo de transfere encia de ca alor domina ante en las capas extteriores de la Tie erra y que el e régimen termal está á en un esttado establle (Hamza, 2008). Si se s tien ne en cuenta el enuncciado de la Ley de Fou urier que de escribe este e mecanism mo de transferenc cia de calo or, esta variiable podría a ser estim mada por el producto del d gra adiente geo otérmico po or la conductividad térrmica. Stein n (1995), plantea p que ea pessar de esta a simplicida ad concepttual, el pro oceso de deducir d el flujo f de callor dessde un gradiente med dido y valores de conductividad, es sorprendentemen nte com mplejo: (1) la medició ón de la temperatur t ra a profun ndidades co onocidas por p deb bajo de la superficie e, implica la perturba ación de la a estructura a termal por p accción de la perforación n debido all intercamb bio de calor entre las paredes del d hue eco y el fluiido de perfo oración y a la fricción del taladro..

1 2

Disponible en D n http://www w.heatflow.unnd.edu/ D Disponible en n http://www w.geophysik.rwth-aachenn.de/IHFC/heatflow.htm ml

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Fig gura 2. Reprresentación del flujo de calor globall como una función arm mónica esférica gra ado y orden 12. 1 Flujo de calor en mW W/m2. Tomada de Pollacck & Chapman, 1977.

Fig gura 3. Map pa de distrib bución del flujo f de calo or global a la a superficie de la corte eza Terrrestre a parrtir del análissis armónico o esférico grrado y orden n 12 (Pollackk et al., 1993 3). Tom mado de htttp://www.geo ophysik.rwth h-aachen.de e/IHFC/heatfflow.html

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mW/m m2

gura 4. Map pa de distrib bución del flujo de calorr global a la a superficie de la corte eza Fig Terrrestre a parrtir del análissis armónico o esférico gra ado y orden 36 (Hamza et al., 2007)).

Tab bla 3. Comp paración de los modelos de flujo de e calor glob bal: análisiss del armónico esfé érico grado y orden 12 (Pollack et al., 1993) Vs. V análisis armónico a essférico grado oy ord den 36 (Ham mza, et al., 20 007). Resum mida a partir de Hamza, 2008.

Valores V de e referencia a Flujo de calo or pro omedio glob bal Flujo de calo or máximo Reso olución esp pacial Pérdida de ca alor global

Po ollack et al, 1993

Hamza et al, 2007

87 mW/m m2

61 mW/m m2

> 350 mW//m2

< 150 mW//m2

~ 1500 km

~ 600 km m

> 44 TW W

< 34 TW W

Valores s de flujo de d calor promedio (m mW/m2) Corteza contine ental Corrteza Oceán nica

65; σq = 25 101; σq = 45

70; σq = 35 3

Es decir que para registtrar lecturass confiables de tempe eratura de formación, f la me edición debe e ser realizzada cuando el sistem ma recupera a su estado o de equilibrrio term mal, lo cua al ocurre le entamente en el tiem mpo. Por lo tanto, parra obtener la tem mperatura de d formació ón se utilizzan estima aciones bassadas en el e cambio de d Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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tem mperatura en e función del tiempo o o se apliican correla aciones exxperimentales y loccales entre temperatu uras medid das durante o al final de la perforación p tem mperaturas de formaciión conocid das. (2) Porr su parte, la conductivvidad térmica es una propie edad anisottrópica que como se dijo d antes, depende d prrincipalmen nte de la compos sición mineralógica y de la porossidad (y flu uido de saturación). La L me edición de la l conductiividad in siitu no es una práctica a común; generalmen g nte éstta se mide sobre mue estras de roca r (corazones y ripio os) extraida as durante la perrforación de pozos, en e condicio ones de sa aturación, temperaturra y presió ón, dife erentes a las del pozzo o, se esstima a pa artir de la litología (3)) Variaciones horrizontales de d la topografía y la littología causan variaciiones en la a temperatu ura y por p lo tanto o en el flujo de calorr a la supe erficie. De igual mane era existe un u efe ecto de la ve elocidad de e sedimenta ación sobre e el flujo de calor. Loss métodos más comunes para medir el flujo de ca alor son ell método del d inte ervalo y ell método de d Bullard,, también conocido como c el método m de la ressistividad té érmica acum mulada (Ste ein, 1995). El método del interva alo puede ser s usa ado si hay y una suficiente den nsidad de mediciones de temp peratura co on pro ofundidad para p separrar intervalos con va alores de gradiente g g geotérmico y con nductividad d termal relativamente e constante es. Para ca ada intervalo, se calcu ula su flujo de ca alor a partir del produ ucto del gra adiente geotérmico promedio p y la nductividad d térmica prromedio. El E flujo de calor c total se s determin na a partir de d con los valores de d todos los intervallos. Este método también es denominad do mé étodo conve encional (Hamza, 2008 8). 1.5 5.1. Método o de Bullarrd o Resisttividad Térrmica Acum mulada El método de e Bullard se basa en el supuessto que en ausencia de fuentess y sum mideros significativo s s de calor, con un flujo de calorr conductivvo uniidimensiona al, en estad do de equilibrio, la temperatura a la profun ndidad (z) es fun nción lineal del flujo de d calor co onstante (q qo) multipliccado por la a resistivida ad térm mica acum mulada ( ), cuyo intercepto es la temp peratura de la superficcie (To).

v de la resistividad d térmica pu uede ser ca alculado pa ara cada pu unto medició ón El valor de temperaturra a diferen nte profundidad. Poste eriormente a partir de un ajuste de d mín nimos cuad drados se calcula c la pendiente p d la recta, que es igu de ual al flujo de d calor constantte (Stein, 1995).

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Es importantte resaltar que el té érmino ressistividad térmica t accumulada es equ uivalente a la media armónica a de e la conducctividad térm mica, mode elo de mezccla que e mejor de escribe un pozo verticcal perforad do a travéss de una secuencia s d de esttratos subh horizontaless, en donde e cada cap pa tiene una a conductivvidad térmica dife erente (Bea ardsmore & Cull, 2001). 1.5 5.2. Método o del BHT (Bottom ( ho ole temperrature) Cuando existe en mediciones únicass de fondo de pozo, se e puede esstimar el flu ujo de calor a parrtir del méto odo del BH HT o temperratura de fo ondo de po ozo (Carvalh ho & Vacquier, 1977. En n: Hamza, 2008), el cual pue ede consid derarse un na ada aptación de el método de d la resistiividad térmica acumullada. La va alidez de esste mé étodo se fundamenta en que lass medicione es de temp peratura en el fondo del d pozzo son las menos perrturbadas, durante el período de e medición,, después de d term minar las actividade es de perforación. La diferen ncia entre e la TBHT o tem mperatura de fondo de pozo y la temperatura de e superficie e, To, pued de exp presarse co omo:

Donde (dT/dZ Z)i es el gra adiente de temperatur t ra de la cap pa i, hi es el e espesor de d la capa c y N es s el número o de capas. Si el flujo de calor ve ertical q es constante, la ecu uación ante erior se pue ede escribirr de la siguiente manera:

En donde Ri es la resisstividad térrmica de la a capa i. El E término es la érmica acu umulada de e todas lass capas ha asta la pro ofundidad del d ressistividad té fon ndo del pozo a la cual se registra la TBHT.

m y dividir porr el término (ZBHT–Zo), la ecuació ón del flujo de d Después de multiplicar calor base del método a partir del BHT B se tran nsforma en::

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Gradie ente Geoté érmico apare ente

Co onductivida ad térrmica efecttiva

El primer térrmino de la derecha de la eccuación corrresponde al gradien nte geo otérmico ap parente3 y el segundo o, a la con nductividad térmica effectiva en las cap pas del inte ervalo (ZBHTT-Zo), equivvalente a la a profundida ad del pozo o dividida por p la resistividad r térmica accumulada (H Hamza, 200 08). Co orrección de d la tempe eratura de fondo de pozo p (BHT T). Como se ha dicho, la te emperatura a de fondo de pozo medida m al término t de la perrforación no n correspo onde exacctamente con c la tem mperatura de d formació ón deb bido a la pe erturbación n termal que produce la perforacción. El equ uilibrio term mal es alcanzado en el tiem mpo; la varriación de la l tempera atura hacia el equilibrio, esttá afectada por el tiem mpo de circu ulación del fluido de perforación, p la diferenccia de temperatura entre ell subsuelo y el fluido o, el radio del d pozo, la difusivida ad térm mica de la formación geológica en e donde se s hace la medición m y la tecnolog gía de perforación n utilizada (Kutasov ( & Eppelbaum m, 2005). obre la tem mperatura de d formació ón, Para corregir los efectoss de la perrforación so se han utiliza ado diverso os modeloss y método os de corre ección. El modelo más anttiguo, cono ocido y co omúnmente e utilizado,, para esttimar las temperatur t as esttabilizadas de formacción en exxploración de petróle eo, agua subterránea y geo otermia, es s el método o Horner, originalment o te propuesto para corrrelacionar el inccremento de e presión a un flujo co onstante. Este E método o utiliza una correlació ón line eal de las s variabless temperattura (T) de d fondo de pozo y el tiemp po adiimensional de Horne er, definid do como Ln(1+t L /∆t); ; es decir r, el tiemp po c tran nscurrido entre e el cesse de la perforación y el cese de e la circulacción de fluid do (tc) y el tiempo o transcurrido entre el cese de la a circulación n de fluido y medicione es mú últiples de la l temperatura (∆t). La L precisión de este método de epende de la con nfiabilidad y precisión con que se miden dichas variab bles y lame entablemen nte el registro r de todas de ellas es esca aso o poco o confiable. La tempera atura inicial o 3

G Gradiente geo otérmico aparente es el gradiente estimado a partir p de la medición m de la tem mperatura dee fondo de pozo p a la proofundidad máxima m con respecto a la l temperatuura meddia en supeerficie. Se trrata de un gradiente g apparente ya que q no tienee en cuenta la varriación verticcal, asociadaa a los cambbios litológiccos y sus proopiedades dee transferenccia de calor. c Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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esttabilizada de d formació ón se infiere por extrrapolación al valor de el tiempo de d Horner igual a cero (Bea ardsmore & Cull, 2001). odos empírricos el máss común ess el de la Associación Americana A d de Enttre los méto Ge eólogos del Petróleo (A AAPG, por su sigla en n inglés, 19 976. En: De eming 1989 9). Estta correcc ción está basada en e la com mparación entre me ediciones de d tem mperatura de d fondo de d pozo y temperaturras de equ uilibrio med didas en 60 02 pozzos en los estados e de Louisiana y Texas Occcidental. El E ajuste de e la diferenccia enttre estas do os tempera aturas, por mínimos m cu uadrados, dio d lugar a una u ecuació ón pollinomial me ediante la cual c se obtie ene la corre ección de la temperattura de fond do de pozo como o una función de profu undidad. Lo os coeficien ntes hallado os para cad da una a de las árreas (Louissiana y Texxas Occidental) son diferentes, d d lo cual se de s con ncluyó que los proced dimientos de e correcció ón no son confiables fu uera del áre ea parra la cual han sido callibrados. La a corrección n de la AAP PG, fue utilizada para el ma apa de gra adientes geotérmicoss de Amerrica del Norte N (AAP PG, 1976 en e Deming, 1989 9). En todo caso o se debe tener en cuenta c que e cualquierr corrección n empírica o teó órica a los datos d del BHT B incorpo ora un error desconoccido. Estas correcciones pro oducen valo ores aproximados de la magnitud de la corrección c p promedio d del BH HT y tienen en cuenta que las tem mperaturass reales de formación son mayores a la as de fondo o de pozo (alrededor de 10 a 15 5ºC en promedio), que la cantida ad de corrección n incrementa con la profundidad pero no de forma lineal y qu ue pue ede aún disminuir a grandes g pro ofundidade es y que la cantidad de d correcció ón disminuye con n el tiempo o transcurrid do a partir del cese de e la circula ación del lod do eming, 1989). (De 1.5 5.3. Otros métodos m para medir el flujo de calor Seg gún Hamza a (2008) lo os métodoss más conffiables para a el cálculo o del flujo de d calor son el método m del intervalo i o método convencional y el métod do de Bullarrd. Otrros método os utilizadoss para la esstimación del d flujo de calor son: método de la tem mperatura de d acuífero os, cuya co onfiabilidad es reconoccida como intermedia ay los métodos geoquímico g os, considerrados como o los de má ás baja conffiabilidad. El método de e la temperatura de accuíferos, se e basa en medicioness directas de d tem mperatura en e pozos de d agua subterránea s a. Dado qu ue es comú ún encontrrar dificultades pa ara sumerg gir la sonda de medició ón en los pozos, p la tem mperatura se s de en el agua bombe eada a la superficie, siempre y cuando haya h un so olo mid acu uífero y no ocurran prrocesos de mezcla co on sistemass de agua somera. s Pa ara apllicar este método ess necesario o corregir por efectos de pérdida de callor durrante el flujo ascenden nte del agua dentro de el pozo (Ha amza, 2008 8).

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Loss métodos geoquímico os se basan n en la estimación del gradiente geotérmico oo el flujo de calor, co on base en e temperraturas ca alculadas a partir de d geo otermómetrros. Los geotermóm metros so on relacio ones mate emáticas de d ele ementos o compuesto c s disueltoss en agua, cuya conce entración es e función de d la temperaturra. El grad diente geottérmico puede ser ca alculado a partir de la tem mperatura del d reservo orio, la tem mperatura promedio en la sup perficie y la pro ofundidad del d reservo orio. El flujo o de calorr puede se er calculado o a partir de d rela aciones em mpíricas enttre geoterm mómetros y flujo de ca alor, como la propuessta porr Swanber & Morgan (1978. En: Hamza, 20 008), en la que la tem mperatura del d geo otermómetrro de sílice e es función n directa del flujo de calor y la pendiente p d de estta línea rectta es resisttividad térm mica de la ro oca (Hamza a, 2008). 6. APLICAC CIONES DE EL ESTUDIIO DEL FLUJO DE CA ALOR TER RRESTRE. 1.6 El estudio e del flujo de ca alor y su varriación en el e espacio y el tiempo es de interés fun ndamental para p el entendimiento o de la estrructura inte erna de la Tierra T y tien ne apllicación en el estudio del régime en termal de e las cuenccas sedime entarias dad do que e la tempe eratura y la a historia de subsiden ncia proporrcionan lass condiciones parra la mayorría de mode elos geodin námicos pro opuestos pa ara explicarr la evolució ón de las cuenca as; ademáss, la mayorría de los fe enómenos de transferrencia denttro ente de la historia terrmal de loss sedimentos de la cuenca dependen drásticame (Brrigaud, et al., 1990) Seg gún Hamza (2009), las caracte erísticas físsico-químiccas dentro de la Tierrra esttán estrech hamente lig gadas a la a forma en n que la distribución d n de energ gía térm mica se prroduce en su interior. Así, el esstado térm mico actual juega un rol r imp portante en los dife erentes fen nómenos planetarios, p , tanto intternos com mo extternos. Por ejemplo, la dinámica de lass capas su uperficialess, incluida la evo olución de las formas actuales de d la elevacción de loss continente es y océanos y, la presencia de activvidad volcánica y sísm mica es un na consecu uencia de los pro ocesos térm micos del in nterior de la a Tierra. La a convecció ón térmica en el núcle eo de la Tierra se conside era responssable de generar g el campo ma agnético. Las pro opiedades físicas y mecánicas m de los ma ateriales ge eológicos dependen d e en parrte, de las condiciones c s térmicas de origen y las tempe eraturas pre evaleciente es; porr ejemplo, las caracte erísticas qu uímicas y mineralógic m as de las rocas r ígneas dep penden de la tempera atura de prrocesos ma agmáticos. Lo mismo ocurre en la ma ayoría de las rocas me etamórficas. n buen ejemplo de aplicación a d del La definición de zonas sismogéniicas es un adiente geo otérmico y el flujo de calor a estudioss de geod dinámica. La L gra ocu urrencia de e la sismicid dad y su disstribución en e profundid dad, están relacionadas con n la reologíía, resistencia y gradie ente geotérmico de la a corteza. La L sismicida ad gua arda entonc ces una relación con el e flujo de calor: c en reg giones con valores alto os de flujo de calor (80 mW W/m2) se pre evé una tassa de ocurrencia de sismos mayo or, Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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perro de magn nitudes menores y loccalizadas a profundida ades más someras s qu ue 2 en regiones con c flujo de e calor bajo o (40 mW//m ). Los valores v altos de flujo de d calor implican n por lo ge eneral un gradiente ge eotérmico alto a y por lo tanto, un na ducción de la resistenccia total de e la corteza superior al a situarse más m cerca de d red la superficie s el e límite de deformació ón frágil–dú úctil. Al situ uarse el lím mite frágil más cerrca de la su uperficie, la a profundidad media de d la sismiccidad, que ocurre en su s gra an mayoría en el interior de la corteza superrior frágil, se s reduce y al reducirsse, el valor v del pico p de resistencia, la a magnitud de los sissmos máxim mos posible es tam mbién se reduce (Garccía-Mayordo omo & Gine er-Robles, 2006). Exiisten aplica aciones del estudio de el flujo de calor c que contribuyen c al desarrollo ind dustrial de diferentes d s sectores, la as cuales son indicada as en el dia agrama de la Fig gura 5. Estas aplicaciones incluyyen la exp ploración de e recursos geotérmicos com mo fuente e de enerrgía térmicca y elécctrica, el estudio de minerales hid drotermales de plomo, zinc, cobre e y oro, principalmentte, en cuya movilizació ón el calor jueg ga un papel muy importante y la exploración de recursos hid drocarburos s (carbón, petróleo, gas g natura al y los hid dratos de gas), cuyya form mación de epende en gran parte e de las condiciones c s de temp peratura. Lo os esttudios del flujo f de calo or también son funda amentales para p el almacenamien nto sub bterráneo de d gas licuado de petróleo, p la a eliminació ón subterrránea de lo os verrtederos de e residuos radiactivoss y los cab bles de energía elécttrica térmicca. Otrras aplicac ciones esttán relacio onadas co on la venttilación de e las minas sub bterráneas y el estudio o de paleocclima (Hamza, 2008).

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Ennergía geotérrmica

Recursos mineerales R hidrotermalles

Geotermia Aplicada

Generración eléctrrica y usos industriales

P Zn, Cu, U, Ag Pb,

Recursoss hidrocarbuuros

Caarbón, gas y petróleo p

Obras civiles

Almaccenamiento dee gas natural licuadoo, depósito de CO2, cables subterráneoos

Estudios ambieentales

Evaluación del cambioo climático dell pasado recieente

Fig gura 5. Aplic caciones de e la geoterm mia. La geote ermia enten ndida como la rama de la cien ncia dedicad da al estudio o del estado o termal del interior de la a Tierra, con ntribuye con el dessarrollo de diferentes d s sectores de la economíía en el mu undo. Tomada de Ham mza (20 008).

1.7 7. OBJETIV VOS Ob bjetivo general. Contribuir con n el inventario de los re ecursos ge eotérmicos de d Colombia a partir del d esttudio del flu ujo de calorr terrestre y la identificación de an nomalías. Ob bjetivos esp pecíficos. A el mapa geo otérmico de e Colombia a a partir de e nueva infformación de d - Actualizar gra adientes geotérmicos y de la cuantificación del d flujo de calor terrestre. - Contribuir C a la impleme entación de el método de tempera atura de fo ondo de pozzo parra estimar el flujo de d calor te errestre, a partir de informació ón de pozo os pro ofundos perrforados po or la industrria del petró óleo. Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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- Realizar R me ediciones de d conducttividad térm mica de muestras de e núcleos de d perrforación de la cuencca de los Llanos Orientales, se eleccionada a como áre ea pilo oto, con ell fin de esstimar la conductivida c ad térmica efectiva y aplicarla al cálculo del flu ujo de calorr terrestre. - Elaborar una a versión preliminar de el mapa de e flujo de ca alor en la Cuenca C de lo os Lla anos Orienta ales. - In niciar la con nformación de la base de datos de d propieda ades de tran nsferencia de d calor de rocas del subsuelo s Colombian no a partir de me ediciones de d con nductividad d térmica y capacidad c calorífica. - Preparar una a guía de procedimien p nto para el cálculo c de flujo f de calo or terrestre e.

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2. AN NTECEDE ENTES

2.1 1. LOCALIZ ZACIÓN Y FISIOGRA AFÍA La cuenca de e los Llanoss Orientale es se sitúa en el norte e de la cord dillera de lo os And des, al fin nal de una a serie de e cuencass sub-andin nas que se s extiende en gen neralmente e al lado oriiental, desd de Argentin na al sur ha asta Venezu uela al nortte. La mayor parte de la cuenca c se sitúa en el oriente de Colomb bia, con un na queña porc ción al norroriente en Venezuela a. Esta cue enca cubre e un área de d peq 2 aprroximadamente 19600 00 km y esstá limitada al occidente por el pie edemonte de d la Cordillera C Oriental, O al norte por la Cordillerra de Mérid da (ramifica ación noresste de la Cordillera Oriental)), al oriente e por el esccudo Precá ámbrico de Guyana y al surr por las cu uencas Amazonas y Caguan-Put C tumayo. La a cuenca de e Los Llano os esttá separada a de estas dos d últimass por la Serrranía de la Macarena y el Arco del d bassamento de el Vaupés (Figura ( 6), los cuales también co onforman la a divisoria de d agu uas entre la as cuencass de los ríoss Orinoco y Amazonass (Bachu et al, 1995). En Colombia,, la cuenca a de los Lla anos Orien ntales está limitada al norte por la ntera con Venezuela a e incluye e los depa artamentos de Araucca (al norte e), fron Casanare (ce entro norte)), Meta (sur occidente e) y Vichad da al orientte (Figura 6). 6 nuras de la región varían en altitu ud desde lo os 1000 ft (300 ( m) en el Lass bajas llan occcidente a menos de 300 ft (9 90 m) en el e oriente y están drenadas d p por num merosas co orrientes qu ue alimenta an principa almente a los ríos Me eta y Araucca, am mbos tributa arios del Río Orinoco en la fronte era con Venezuela. Al A sureste, las llan nuras de pastizales se s transform man en la selva amazónica. La temperatu ura me edia anual del área es e de 27 °C. ° Las fuertes lluvia as impiden la activida ad agrrícola en grran parte del año. La región está á escasame ente habitada, con unos poccos pueblos s al servicio o de la cría a de ganado o, actividad d agrícola predominan p nte en la zona (IG GAC, 2008) 2.2 2. MARCO GEOTECT TÓNICO e los Llano os Orientalles es una a cuenca sub-andina s de forelan nd, La cuenca de uada en Colombia C entre el Esccudo Precá ámbrico de e Guyana al este y la situ Cordillera Orie ental al oesste (Figura 6). La esqu uina norocccidental de Sur Américca, nde Colombia se loca aliza, ha su ufrido difere entes eventtos geológiicos que ha an don Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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con ntrolado la distribución n, génesis, relleno y lím mites estructurales de e las cuencas sed dimentarias s en esta re egión. La cuenca c de los l Llanos Orientales pertenece al Dominio Tecttónico Oriental de Co olombia, el cual está limitado al oeste por el pie edemonte de d la Cordillera Orienttal. Según Barrero et al, 2007, este domin nio con nsiste de un basamen nto Precámbrico y Paleozoico (E Escudo de Guyana), G co on una a cubierta sedimentaria Paleozo oica-Cenozzoica que ha sufrido deformació ón levve (Figuras 6 y 7 A). El escudo co onsiste de un reman nente muy antiguo (m más de 27 700 Ma.) de d terrrenos meta amórficos de d alto gra ado que fue eron re mo ovilizados en e un even nto term mal de gra an escala, hace h aproxximadamente 2000 Ma a. posteriorrmente estos fue eron cubierttos por roccas sedimentarias, que hace 100 00 a 1600 Ma sufriero on me etamorfismo o intenso (Orogenia ( Grenviliana a) , las cu uales a su u vez fuero on intrruidas porr rocas íg gneas ácid das, duran nte el Ep pisodio Orrinoco, hacce aprroximadamente 1300 Ma. De lo anterior se e concluye que q el basa amento de la ma ayoría de la Cuencca de los Llanos Orientales O corresponde a rocas sed dimentarias s metamorfo oseadas de el Neo-Protterozoico (B Bachu et al, 1995). La cuenca se s compon ne principa almente de e una seccuencia de sedimentos silicciclásticos de edad pa aleozoica a reciente, depositados d s en un ma arco tectónico inu usual sobre el basame ento cristaliino del esccudo. La esstratigrafía de d la cuencca se presenta en la Figurra 8, en la que además se mue estra una co orrelación de d varrias nomen nclaturas utilizadas u p diferenttes compañías opera por adoras y por p ING GEOMINAS S. La evolución de estta Cuenca se inició cu uando un gran rift fallid do (au ulacógeno) que formó el graben de Arauca, con orientación nore este-suroesste a través t de la parte norte n de la a cuenca. El graben fue un área á de gra an sed dimentación n, hoy co on más de ocho (8 8) km de rocas se edimentaria as, prin ncipalmente e de edad Cambrico-Ordovícico (McCollough, 1989. En: E Bachu et al, 1995). Estta secuenccia se cono oce como el e paleozoico indiferenciado, cuyya dep positación culminó con la Orogenia Cale edoniana (Figura ( 8). El interva alo Carbonífero - Pérmico parece re epresentar un hiato; sin emba argo no ha ay sufficiente info ormación pa ara explicar este even nto (McColllough, 1987 7. En: Bach hu et al, 1995). En la cu uenca de los Llanoss Orientale es áreas limitadas del d stán cubierttas por cap pas rojas de el Triásico--Jurásico. De otro lad do, Paleozoico es a discordan ncia mayorr separa los estratos paleozoico os de los cretácicos; de d una occcidente a oriente, progresivam mente los estratos cretáceos más m jóvenes cub bren las roc cas paleozo oicas más antiguas a y finalmente f el basamen nto granítico.

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Fig gura 6. Loca alización de la cuenca de d los Llanoss Orientaless (dentro de la línea azu ul). Dom minios Tectó ónicos de Colombia: Orriental (1), Central C (2), Occidental O (3 3). (Modificado de Barrero et al, a 2007).

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NW

SE

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Figura 7. A. Cortte estructurral esquemá ático de la a cuenca de d los Llanos Orientale es. Tomado de Barrero et al, 2007 7. B. Modelo o estratigráfico y sistemas pettrolíferos de la cuenca de d los Llano os Orientale es. Tomado de Halliburtton, 2007. En: E Varrgas, C., 200 08. Nótese que q la secue encia sedime entaria se acuña contra el basamen nto crisstalino. Este hecho y lass diferentes discordancia d as regionale es hacen que e las unidades litollógicas teng gan una disttribución irre egular en la cuenca y una pérdida de espesor a medida que se e avanza hacía el orie ente. Los prrincipales sisstemas petrrolíferos de la cue enca incluye en a las arenitas a de las formacciones Une e, Guadalup pe, Mirador y Carrbonera, com mo reservoriios, a la Formación Gacchetá como principal p rocca fuente y a la Forrmación Leó ón, como sello regional.

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Desde el Triás sico al Crettácico Supe erior la cue enca de los Llanos Orientales tom ma la forma f de un na cuña sed dimentaria clásica (Fig gura 7 B) y fue el bord de oriental de d otro o gran riftt, con una subsidenccia tectónicca, detrás de un arco volcánico loccalizado en la presen nte Cordille era Central. Desde el Jurásico temprano al Cre etácico infe erior esta cu uenca recib bió sedimen ntos, los cu uales ahora infrayacen na la cobertura c sedimentaria s a del Cretá ácico Superrior al Neóg geno (Etayo o et al., 197 76; Fab bre, 1983; Barrero, 20 000; Rolón et al., 2001 1. En: Barre ero et al, 20 007). La fase de post-rift de el sistema se caracte erizó por la a formació ón de una gran cuenca deb bido a la subsidencia termal, qu ue junto con n cambios eustáticos del nivel del d ma ar durante el Albiano o medio al Turoniano dio origen a la secuencia s d de sed dimentos riicos en ma ateria orgá ánica y ressponsable de d la gene eración de la ma ayoría de hidrocarbur h os encontrrados en Colombia C (B Barrero et al, 2007). A estte periodo corresponde inicialmente la formación n Une (prrincipalmen nte are enitas cuarrzosas, qu ue alcanza aron los 200 2 m de espesor) y luego la dep positación en el Crettácico Sup perior, de las formaciiones Gach hetá (la cu ual alccanzó 150 m de espessor, especia almente en sedimentos finos silícceos, ricos en e ma ateria orgánica) y Guadalupe G (con un máximo de 200 m de espeso or, ese encialmente e de arenisscas cuarzo osas y lutita as silíceas)), derivadass del Escud do de Guyana y caracterrizadas porr la altern nancia de ciclos tran nsgresivos y reg gresivos de e sedimenta ación clástica y shaless de mar abiertos a que e progradab ba haccia el oeste e (Figura 8)). El final del Cretáceo y principios p d Terciario sucede la del l Orogenia a Pre-Andin na durrante la cu ual se pro oduce la colisión c del arco volccánico de la Cordille era Occcidental co on la Cordillera Centra al y la crea ación de una cuenca de antepa aís ubiicada en el e Valle dell Magdalen na, la Cord dillera Oriental y los Llanos. Esste pro oceso origin nó ademáss levantamie ento y erossión de loss estratos del d Cretácicco. Tam mbién se depositaron d n las sucessiones del Paleógeno P inferior (Fiigura 8), qu ue corrresponde a las formaciones Lo os Cuervoss (que alca anzó 90 m de espeso or, prin ncipalmente e de arcillolitas) y Barco B (que alcanzó lo os 100 m de espeso or, esp pecialmente e de areniscas), cuyos sedimentos progradaron dessde el oesste (MccCourt et al, 1984 En: Bachu et al, a 1995). n el área de los Lla anos corressponde a un u El Eoceno Temprano y Medio en ual causó truncamien t to de los estratos e cre etácicos y del d perriodo de errosión, el cu palleógeno infferior, origin nando una discordanc d cia regional.. El último gran ciclo de d dep positación en e la gran cuenca se inició dura ante el Eoce eno tardío y va hasta el Mio oceno temp prano. Dura ante este periodo se genera g una cuenca de e antepaís en e el Valle V del Magdalena, M nsgresioness y Cordillera Oriental y Cuenca Llanos. Tran reg gresiones alternantess dentro de la cue enca de foreland originaron o la dep positación de shales marinos intterestratificcados con areniscas a m marinas y no n ma arinas. En este perio odo se dep positaron las l formacciones Mira ador (la cu ual alccanzó 150 m de espessor, especia almente de e areniscas cuarzosass), Carbone era (co on hasta 1500 m de esspesor princcipalmente de arcillolittas con algunas Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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Fig gura 8. Corrrelación Estrratigráfica de e la Cuenca a de los Llan nos Orientalles, Colomb bia. (Mu unar y otro os, 1991. En E Fajardo et al., 20 000). En esste trabajo se utilizó la nom menclatura de d la última columna de e esta tabla con c la difere encia que se e considerarron porr separado la as formacion nes Barco y Los Cuervo os.

inte ercalacione es de aren niscas) y las l arcillolitas de la Formación n León, qu ue pue eden tener hasta 1000 0 m de espe esor. Enttre el Mioce eno medio a Pleistoce eno ocurre la Orogenia a Andina co on la colisió ón de Panamá (Fajardo et e al., 200 00), lo que e origina el e levantam miento de la ental y el último ú ciclo de deposittación en lo os Llanos Orientales. O L La Cordillera Orie an cuenca inicial i fue dividida; d con el segme ento orienta al más gran nde se form mó gra la cuenca c de los Llanoss y el fragm mento occid dental resta ante formó la angosta ay ala argada cuen nca del Mag gdalena, (B Bachu et al,, 1995). El resultado r d este últim de mo ciclo de depositación ess la espesa sucesión de d estratoss neógenoss, pliocenoss y eistocenos, conformad dos por material m ero odado de la Cordillerra Oriental y ple con nservados casi totalmente sobre e la cuenca, correspon ndientes a la Formació ón Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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Gu uayabo, con nformada por p arenisca as arcillosas, limolitas y arcillolita as de colores rojiizos y la cual alcanza hasta 4000 0 m de espe esor. Loss sedimenttos terciario os a recien ntes cubren n la totalida ad de la cuenca. En lo os Lla anos sur orrientales lo os estratoss cretáceoss están ausentes, po or lo que lo os sed dimentos te erciarios ya acen directa amente sob bre rocas del Cámbricco-Ordovícico pre eservadas en e una subcuenca palleozoica (M McCollough, 1987. En:: Bachu et al, 199 95). El resultado de estos eventos e tecctónicos y de depositación y sus s procesos aso ociados, die eron lugar a la formacción la Cuen nca de los Llanos L Orie entales cuyos resservorios son s de edad e Oligo oceno. Lo os reservo orios más productivo os corrresponden n a las form maciones Mirador, M Une, Barco y Carbone era. Por ottra parrte, las roca as fuente corresponde c en a los in ntervalos marinos m de la Formació ón Fóm meque y sh hales marin nos de la Formación F G Gachetá (vver sistemass petrolíferos en Figura 7 B). B La Formación Fómeque no esstá presente en la Cue enca pero se rela aciona con n la génesiss de los hiidrocarburo os presente es en la Cu uenca de los Lla anos, a pa artir de su u composicción isotóp pica y los biomarcad dores. Otras form maciones como c Los Cuervos C y los shaless de Carbon nera, son considerad c as com mo rocas fu uente Tercia arias (More etti et al., 20 009). En resumen, se puede afirmar a que e la cuenca de los Llan nos Orienta ales desde el Paleozoico ha asta el reciiente ha su ufrido por lo o menos nueve n even ntos; que va an dessde grand des etapass de sed dimentación n hasta colosales c eventos de d levvantamiento o y erosió ón, todos claramente e reflejado os en su arquitectu ura tecctónica y en n su secue encia estrattigráfica qu ue da evide encia de lass numerosas tran nsgresiones y regresio ones que ha h sufrido a lo largo de e su historia. Por lo qu ue la sucesión sedimentar s ria de la cuenca c está á conforma ada esencialmente por p ásticas dessde el Pale eozoico al Reciente, depositad das tanto en e roccas siliciclá am mbientes marinos m com mo contine entales. Do onde dominan notab blemente las lod dolitas sobre e las arenittas. Si se excluye e el piedemonte p e, hoy la cuenca está en e una a condición n estable, sin s la influencia de pro ocesos erosivos signifficativos y en e una a continua a acumulacción de se edimentos que proviienen de la Cordille era Oriiental. 2.3 3. FLUJO DE D CALOR EN LA CU UENCA DE LOS LLAN NOS ORIEN NTALES El calor c geoté érmico prop porciona lass condicion nes necesarias para la a maduració ón de hidrocarbu uros en las cuencas se edimentaria as. Por estta razón el flujo de callor ha sido objeto o de estudio o en la inve estigación del petróleo o. En la Cuenca de los Lla anos Orienttales en particular, p s tiene re se eferencia de d dos estudios sob bre rég gimen geoté érmico e hiistoria term mal, los cuales incluyen estimacio ones del flu ujo de calor terres stre (Bachu u et al., 199 95 y Morettti et al., 200 09) Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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El estudio e rea alizado por Bachu et al. a (1995), incluyó la estimación e d gradien del nte geo otérmico en e 318 po ozos, a partir de te emperatura as de form mación y la tem mperatura de d superficie; esta últim ma obtenid da de regisstros climato ológicos. Las tem mperaturas de formacción fueron estimadass a partir de d las temperaturas de d fon ndo de pozo o (BHT). En E el caso de múltiple es lecturas de temperatura BHT,, a una a misma profundidad p d y con va ariación dell tiempo transcurrido después de d parrar la circulación del lodo, las te emperatura as de forma ación fuero on estimadas porr aplicación n del méto odo de Horrner. Dado que esta corrección requiere del d reg gistro de tie empo total de d circulaciión del lodo o, no dispon nible en loss pozos de la Cuenca de lo os Llanos Orientales, O los autoress asumiero on los valorres promed dio reg gistrados para p la Cu uenca Albe erta. En el caso de d lecturass únicas de d tem mperatura BHT, B la te emperatura de formacción fue ob btenida po or correlació ón esttadística de e la tempe eratura con n la profun ndidad a partir p de una regresió ón pollinomial, modificada m de la ecuación prop puesta inicialmente por p la AAP PG (19 976. En Dem ming, 1989 9). Loss gradiente es reportados en este e trabajo, se encuentrran entre 20 2 y 50°C/kkm con n una tende encia gene eral a registtrar los valo ores más altos a hacia el oriente de d la cuenca, ce erca del esscudo Preccámbrico de e Guyana y altos sup perpuestos a estta tendencia a general en e el sur de e la cuenca, además de d una varia ación verticcal con n disminuc ción en fun nción de la a profundid dad. Estas variaciones espaciales fue eron atribuidas al efe ecto comb binado de tres factorres: dismin nución de la con nductividad d térmica co on la profun ndidad, enfrriamiento por advecció ón en la zon na cen ntro – occid dental de la a cuenca en e los acuífferos de ed dad Cretáceo – Eocen no (accuíferos Une y Mirado or a Guadalupe) y la disminución d n hacia el occidente o d del flujo de calorr del basa amento. La variación de la con nductividad térmica fu ue rela acionada co on la mayo or abundanccia de arcillolitas hacia a el tope de e la sucesió ón sed dimentaria, disminució ón de la porrosidad con n la profund didad aproxximadamen nte dessde 30% ce erca de la superficie, s hasta 13%. El enfriam miento por advección a e en los acuíferos de edad Cretáceo C – Eoceno, fu ue propuestto como prrobablemen nte no despreciab ble, en la parte centrral y occide ental de la cuenca, c co on base en la esttimación entre e 10-2 y 101 de el número Peclet (re elación en ntre el callor tran nsportado por p convección y el tra ansportado o por conducción). A la a disminució ón haccia el occid dente del flujo f de calor del basamento, le e fue atribuida la mayyor influencia sob bre el gradie ente geotérrmico (Bacchu et al. (1995). En este estud dio (Bachu u et al., 1995) la estimación del flujo de calor c se hizzo sob bre 17 pozo os con registro litológiico, a partirr del métod do de resisttividad term mal acu umulada, asumiendo a valores de e conductiviidad térmicca medidoss en cuencas sub bandinas de Perú y Bolivia B (Hen nry & Pollacck, 1988. En: E Bachu et al., 1995 5), con n litología considerada c a similar a la de la Cuenca de loss Llanos Orientales: 1.8 1 W/m°K para shales y 4.0 W/m m°K para arenitas. Estos valores fuero on nsiderados dada la ausencia a d medicion de nes de conductividad d térmica en e con roccas de la Cuenca C de los l Llanos Orientales.. Las magn nitudes de flujo f de callor Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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2 rep portadas en n este trab bajo, se ha allan entre 29 y 63 mW/m m y muestran m un na ten ndencia semejante a la observvada en el gradiente e geotérmicco; es deccir, valores más altos a en los sectores y sur de la cuenca c (verr Figura 9). Los altos en e flujo de calorr localizado os en el se ector sur, fueron f rela acionados con c altos de d bassamento y probable es intrusiones granítticas. La contribució ón de callor pro oducida po or desinteg gración rad diactiva de e la sucessión sedim mentaria, fu ue calculada en menos m del 2% del flujo o de calor total. t

or en la Cuenca C de e los Llanos Una estimaciión posterior del flujjo de calo Oriientales fue e hecha por p Morelli, et al., 20 009. En esste trabajo el gradien nte geo otérmico fue estimado o para 40 po ozos a parttir de las tem mperaturass de fondo de d pozzo, entre 18.2°C/km en el área a del piede emonte y en 29.2°C/K Km, hacia el orie ente de la cuenca. Pa ara la estim mación del flujo de calor, las con nductividades térm micas fue eron calcu uladas auttomáticame ente por el softwa are utilizad do (Pe etromod), a partir de la l composición litológ gica, la poro osidad y la temperatu ura de cada forma ación. El flujo de calo or se estimó ó 40 mW/m m2, en el cen ntro norte del d pie edemonte y en la deprresión paralela a la co ordillera y 55 5 mW/m2 hacia h la parrte orie ental y surr de la cue enca. Estass variaciones resultarron consisttentes con la ten ndencia en la distribucción de grad dientes y fllujo de calo or observad da por Bach hu et al., a 1995.

2 Fig gura 9. Flujo o de calor (mW/m ( ) al tope del Pa aleozoico. Cuenca C Llanos Orientale es. Tom mada de Ba achu et al., 1995. 1 Los va alores calculados en estte estudio van de 29 a 63 mW W/m2. En estte mapa no se s registra el e valor máximo.

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2.4 4. PROYEC CTO INSTIT TUCIONAL DE EXPLO ORACIÓN GEOTÉRM MICA. Estte trabajo fo orma parte e del Proyeccto Explora ación de Re ecursos Geotérmicos de d la Subdirección de Reccursos del Subsuelo del INGEO OMINAS, el e cual tien ne com mo propós sito genera ar y prove eer conociimiento accerca de los recursos geo otérmicos de d Colombia, en buen na parte associados a sistemas hidrotermale h es con n manifestaciones su uperficialess, estudiar el fenóme eno del flu ujo de callor terrrestre en el territorio o nacional para iden ntificar reccursos geo otérmicos sin s evidencia sup perficial de e su ocurre encia y gen nerar inform mación y conocimien c nto bre el flujo de calor, para su utilización en n diversos temas de investigació ón sob geo ológica. En el marco de d este pro oyecto institucional, se e elaboró la a primera aproximació a ón M Geottérmico de Colombia, constituido o por las ca apas de infformación de d al Mapa gra adiente geotérmico y flujo de calor (INGEOMINAS, 2000), a partir de d info ormación de d tempera aturas de fondo f de pozos p perfo orados porr la industrria pettrolera, suministrada por ECOPETROL y, y a partirr de temp peraturas del d sub bsuelo estimadas con n base en geotermóm metros acuosos (SiO2 y Na/K) en e ma anantiales te ermales. El E flujo de calor c fue esstimado en dicha versión del map pa con n base en n gradiente es geotérm micos y va alores de conductiviidad térmica asu umidos: 2.1 1 W/m°K, para rocass de ambie entes sedim mentarios y 3.0 W/m°°K, parra rocas de ambiente es ígneos. La actuallización de el mapa ge eotérmico de d Colombia, se e planteó con c el fin de d reconsttruir la info ormación de gradientes otérmicos, de inco orporar el cálculo de d flujo de d calor, a partir de d geo con nductividad des térmica as efectivass y con el fin de dessarrollar la metodolog gía parra estimar dichas con nductividad des, con ba ase en me ediciones de laboratorrio sob bre muestrras localess de núcle eos de pe erforación y en corrrecciones de d tem mperatura y porosidad d. La seleccción de la Cuenca C de los Llanos Orientales O s se bassó en la anomalía observada a en la prrimera verssión del mapa, m en la disponibilidad de estudio os previos sobre s este tema (Bach hu et al., 19 995 y More etti et al., 2009) y en la rellativa simp plicidad de ésta Cuen nca, dada su s topograffía pla ana y compo osición litológica gobe ernada por arenitas y arcillolitas. a Dado que la principal p fue ente de info ormación para la evalu uación del flujo de callor son n los pozos s perforado os a grande es profundidades y da ado el interrés que tien ne estte tema parra la explorración de re ecursos hid drocarbuross, este proyyecto se esstá rea alizando co onjuntamente con la Agencia Nacional N de e Hidrocarb buros (ANH H), enttidad que participa con n el suminisstro de información.

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3. METODOL M LOGÍA

Con el fin de iniciar la im mplementacción de la metodología m a de estima ación de flu ujo de calor terre estre, se se eleccionaro on la cuencca de los Llanos L Orientales, com mo áre ea piloto y el e método de d la tempe eratura de fondo de pozo p (BHT)) (Carvalho & Vacquier, 197 77. En: Ham mza, 2008)), teniendo en cuenta las particu ularidades de d la información n disponible e de temperratura. A continuació ón se describen las fuentes de d informacción, proce edimientos y posiciones sobre las cuales c se fu undamentó la aplicación de este método. Los sup pro ocedimiento os son resu umidos en la l “Guía me etodológica a para la esstimación del d flujo de calor terrestre a partir del método de temperattura de fon ndo de pozzo” (An nexo A). S DE INFO ORMACIÓN N 3.1. FUENTES ón utilizada a en este trabajo pa ara el cálcculo del flujo de callor La informació p del método BHT, B incluyyó las sig guientes variables: v ( (1) terrrestre a partir loccalización de los pozos (coorden nadas x,y,z)), (2) tempe eraturas de e superficie ey de fondo de pozo p (BHT)), (3) profun ndidad de la medición n del BHT, (4) topes de d las formacion nes interce eptadas por el pozo, (5) condu uctividad té érmica de la ma atriz de roca de los niveles estratigráfic e cos desde la superficie hasta la pro ofundidad de d medición de la temperatura, (7) diferenciación de e los niveles litológicos en cada pozo y (9) porossidad. undidad Localización, temperatura y profu Loss valores de localiza ación, temp peratura de fondo de pozo y profundida ad, utilizados pa ara la estimación del gradien nte geotérrmico aparrente fuero on obttenidos, en su mayoría a, del reporrte de conssulta a las bases b de da atos LogDB By Fin nder, sumin nistrado por el Banco de Información Petro olera EPIS (Exploratio on and d Productio on Informatiion System), de la ANH. De la base de datos Lo ogDB que, contiene tablas t con toda la infformación de d reg gistros de pozos orig ginales e interpretado i os, se ob btuvieron los datos de d Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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ide entificador único ú del pozo p (UWI),, nombre de d pozo, re egistros de temperaturra, reg gistros de profundidad p y código del d servicio, el cual perrmitió relacionar parejas de datos de temperatur t ra y profundidad. Del sistema Finder se obtuvieron las coo ordenadas, relacionad das con la información n de tempe eratura y prrofundidad,, a parrtir del identificador ún nico de pozo o. Info ormación adicional a pa ara la estim mación de los gradien ntes, fue ob btenida de la revvisión de en ncabezados de registtros de pozzo, también n proporcio onados por el EP PIS. La temperatura de e superficie e fue asumiida como la a temperatu ura promed dio am mbiental, calculada a partir p de la localizació ón de los pozos, sobre e el nivel del d ma ar. ofundidad de topes de d formaciones geoló ógicas Pro Loss topes de formación fueron tom mados de la as interpreta aciones pre esentadas en e los registros gráficos compuesto os, registro os petrofíssicos y merge m (ANHHalliburton-La andmark, 20 006), sumin nistrados por p el EPIS y en tablass del inform me “De efinición del modelo o estratigrá áfico en la l Cuenca a Llanos Orientales O y Pie edemonte Llanero” L (Fa ajardo et al.., 2000). onductivida ad térmica de la matrriz de roca a y diferenc ciación lito ológica Co Loss datos de conductividad térmica, fueron generados g a partir de mediciones dire ectas, sobrre muestrass de núcleos de perfforación de e cerca de 50 pozos, la ma ayoría de propiedad de la Litoteca Na acional de la ANH. Mediciones adiicionales fu ueron realizzadas sobre muestrass de núcleo os de pozo os del camp po Rubiales, cuyo acceso fu ue autorizad do por la em mpresa Pacific Rubiales Energy. e las mediciones de co onductivida ad térmica solamente s Debido a que son posibles e algunos pozos, fue e necesario o encontrar valores de d en cortos intervalos de refe erencia parra todos loss niveles estratigráfico os. Teniend do en cuen nta que no se disponía de la a herramie enta tecnoló ógica reque erida para el procesa amiento de la info ormación de los registtros físicos y para esta ablecer la correlación c entre éstoss y las medicione es de conductividad térmica, fue necesa ario constru uir tablas de d erencia con n base en valores pro omedio de datos agru upados porr formación ny refe porr litología. En E consecu uencia, además de obtener la profundidad de los topes de las formac ciones geoló ógicas, fue e necesario diferenciarr sus nivele es litológico os, parrticularmente a parttir de los registros de rayoss gamma y potenccial esp pontáneo. Porosidad La falta de dis sponibilidad d de la herrramienta de e procesam miento tamb bién afectó la esttimación de e la porosidad a parttir de los registros r de porosida ad neutrónica Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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den nsidad y ve elocidad só ónica. Com mo en el caso de la co onductivida ad térmica se esttablecieron valores de e referenciia a partir de registro os interpre etados (ANHHalliburton-La andmark, 2006), de in nformes ge eológicos y de análisiss de núcleos de perforación n, documen ntos proporcionados por p el EPIS S. Datos ad dicionales de d porrosidad fueron consulttados en ottras fuentess (Forero & Pena, 198 85). Información suministra ada por la ANH A Con base en la solicitud d de información estru ucturada de esde el porrtal del EPIS, parra pozos de la cue enca de los Llanoss Orientale es, la ANH H suministtró info ormación de d 120 pozo os. Los documentos digitales re ecibidos en formatos de d ima agen (.TIFF y .pdf) y de dato os (.LAS), incluyeron n registros originales y ediitados de rayos gamm ma (GR), potencial p e espontáneo (SP), resisstividad (ILD, LLD D, LLS, MS SFL, SFLU)), porosidad d neutrónica a (NPHI, NPHS), denssidad (DRH HO y RHOB), R só ónico (DT), así como algunos a info ormes geológicos y de d análisis de d núccleos. Arch hivos adicio onales del Estudio inttegrado – Crudos C pessados (ANHHalliburton-La andmark, 2006), 2 deno ominados registros r “p petrofísicoss” y “merge e”, fue eron suministrados parra 37 pozoss. Dado que no o se llevó a cabo el procesamie p ento de loss registros de datos, la ormación más m utilizada correspondió a los archivos a de e imagen (a a partir de los info cua ales se ob btuvieron to opes de fo ormación y se estab bleció la diferenciació d ón litológica) y a archivos de datos de registro os “petrofíssicos” y “m merge” (ANHHalliburton-La andmark, 20 006), utiliza ados como fuente prin ncipal de la a informació ón de porosidad efectiva, pa ara la tabla de referen ncia. Ten niendo en cuenta c la baja resolucción de algu unas imáge enes, así co omo registros inccompletos e inconsistencias en e la nom menclatura y tope de algunas form maciones, se rechazó ó la información de 36 pozos. 3.2 2. PROCED DIMIENTOS S. 3.2 2.1. Cálculo o del gradiente geoté érmico ento de cá álculo del gradiente g g geotérmico do El procedimie fue el missmo utilizad parra la elab boración del Mapa de gradientes geoté érmicos de e Colombia, enm marcado en e este proyecto (A Alfaro et al., a 2009). Las etap pas de esste pro ocedimiento o incluyen, compilació ón, selecció ón y organ nización, co onversión de d uniidades, corrección de temperaturra y cálculo o propiamen nte dicho. Loss datos de e temperatu ura compila ados fuero on revisado os y selecccionados co on basse en crite erios de calidad c como registrros de pozzo sin info ormación de d loccalización, información dudosa por su magnitud, m r redundanci a de dato os, reg gistros inc consistente es como temperatu uras iguales a profundidades Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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con nsiderablem mente difere entes y vicceversa. En n los casos en que se e encontraro on mú últiples med diciones de e temperatu ura a difere entes profu undidades en e un mism mo pozzo, solame ente se seleccionó s el BHT. Adicionalm mente, se rechazaro on me ediciones de e temperatu ura a profundidades in nferiores a 500 m, ya que como se ide entificó en la primera versión del mapa geotérmico g (INGEOMIINAS, 2000 0), esttas medicio ones cond ducen a gradientes geotérmico os dudosamente alto os. Además, com mo se discu utió antes, a estas prrofundidade es son sign nificativos lo os cam mbios de temperatura t a por varia aciones del clima y el e calor liberado por la friccción del talladro. La organizac ción de loss datos co onsistió en n conforma ar pares de d datos de d pro ofundidad-te emperatura a, relacion nados con n el iden ntificador del d sonde eo. Fin nalmente se e conforma aron alreded dor de 870 0 parejas de e datos de temperatu ura de fondo de pozo p y profu undidad. s reportada as en los registros de d pozos correspond c en a grado os Lass unidades Fah hrenheit (ºF F) para la te emperatura a y pies (ft),, para la pro ofundidad. Estos fuero on con nvertidas a grados cen ntígrados (ººC) y kilóme etros (Km). Para corregir la tempera atura de fon ndo de pozo o, se utilizó ó el método o empírico de d A (197 76. En: De eming, 1989 9), dada la a falta de una u correlacción local de d la AAPG tem mperatura en función n de la prrofundidad y la impo osibilidad de d aplicar la corrrección de Horner (Beardsmore & Cull, 2001), ya disccutida, dad da la falta de d info ormación de tiempos de d circulacción y lecturras de temp peratura, en función del d tiem mpo de estabilización.. La ecuación de d esta corrrección es: ∆T=a az+bz2+cz3+dz + 4 En donde ∆T es la corre ección de temperatura t a en grado os centígrad dos y z es la pro ofundidad. Los valore es de los coeficiente es utilizado os, son loss siguiente es: 3 -7 -11 -14 a=1 1.878x10 ; b=8.46x10 0 ; c=-5.091x10 y d=-1.681x10 d 0 (Demin ng, 1989). La L tem mperatura de d formació ón fue finalm mente defin nida como el e BHT máss el valor del d ∆T T. El cálculo de los gradientes geotérmicos en pozos indivviduales, se basó en la sup posición de e que el má áximo gradiente dentro o de la cortteza superior es verticcal y que q puede ser s calculad do a partir de d la ecuacción:

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En donde TBHT es la temperaturra de fond do de pozzo corregid da, Ts es la B tem mperatura de superfiicie y Z, la profund didad de medición de d TBHT. La L tem mperatura de superficie fue esstimada a partir de la correlación Ts = (0.0 005*h)+28.2, en donde h es la elevación en n metros, obtenida con n base en los dattos de la tabla de temperatura de superficie y eleva ación, prop puesta por el IDE EAM4. El gradiente geotérmico g corregido así obtenid do, a partir de medicciones únicas ura de fon ndo del po ozo, corre esponde al gradiente e geotérmico de temperatu apa arente. 2.2.Topes de d formaciones geoló ógicas y diferenciaciión litológica 3.2 La nomenclattura estratig gráfica utilizzada en esste trabajo es la de las compañías ope eradoras, principalme ente las de d los cam mpos de petróleo de d Casana are (Fa ajardo et al.., 2000), da ado que la fuente f de in nformación es del secctor petrolerro. En la Figura 8 se puede en apreciarr las diferen ncias de essta nomencclatura con la utilizada por el e INGEOMINAS. Loss topes de las formacciones geo ológicas y su s diferencciación litoló ógica (con la asignación de los esp pesores pa ara cada estrato lito ológico), on se hiciero neccesarios pa ara la consstrucción de las tabla as de referrencia de conductivida c ad térm mica y porrosidad, ya que como o se explicó ó anteriorm mente, se trabajó t sob bre valores prome edio de dato os agrupad dos por form mación y lito ología dominante. dades de los topes fue eron leídas de registro os gráficos compuesto os, Lass profundid de registros petrofísicos p s, que corrresponden a interprettaciones ba asadas en el aná álisis de va arios tipos registros r (A ANH-Hallibu urton-Landm mark, 2006 6) y de tabllas de topes de la as unidades estratigrá áficas de la a Cuenca de los Llano os Orientale es, deffinidos a partir p de la interpretacción de reg gistros de pozo y de e informació ón reccopilada de e descripcciones de corazones y afloram mientos, re esultados de d aná álisis bioes stratigráfico os tomado os de las historias de pozo, estudios de d esttratigrafía de d secuenccias y de información de estudioss geológico os regionales y a escala de yacimiento o (Fajardo et e al., 2000)). Loss registros petrofísico os, proporccionan info ormación de topes a partir de la Forrmación Ca arbonera. Por lo tantto, en los pozos en donde se utilizó com mo fue ente de info ormación esste registro o, el tope de la Forma ación León fue leído del d reg gistro gráfic co compuessto. 4

ID DEAM, Articculo. (Tempperatura Meddia, Máxima y Mínima). httpp://www.ideam.gov.co/aatlas/mclimaa.htm Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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La diferenciac ción litológicca se hizo cualitativam mente, princcipalmente con base en e la observació ón del regisstro de rayyos gamma a (GR), en n formato de d imagen o dig gital. Se esttablecieron niveles lito ológicos aprroximados a partir de intervalos de d pro ofundidad definidos d po or valores dominantes d s del registrro GR, en la as siguientes cattegorías: arenitas a (va alores inferriores a un nas 55 unidades AP PI), limolitas (rango entre cerca de 55 5 y cerca de 95 uniidades APII), y arcillolitas (valores ma ayores que 95 unidade es API). En algunos pozos, p no existen e reg gistros a prrofundidade es somerass (Formació ón Gu uayabo), de ebido a qu ue en gen neral, no tienen t inte erés para los fines de d exp ploración ni explotació ón de petróleo. En esttos casos, fue f necesario asignar la litología de la Formación n Guayabo tomada t de pozos cerccanos. 2.3. Medicio ones de co onductividad térmica a 3.2 Ide ealmente, la as medicio ones de co onductividad d térmica de d las rocas se basa an com mo mínimo o en dos leccturas; la primera p sob bre muestra as secas a 105°C hassta pesso constante y posterriormente sobre s muesstras satura adas con agua a al vaccío parra eliminar el aire de los l poros. Se S recomie endan otrass lecturas en e diferentes pla anos de la muestra, con el fin n de evalu uar el efeccto de anisotropía. No N obsstante, en este caso o y por lass condicion nes de consulta de los núcleo os, esttablecidas para asegu urar su con nservación, las mediciones fuero on realizadas en condicione es de alm macenamien nto; es de ecir, secas al aire, en e una so ola dire ección parralela al flujo f de ca alor vertica al y perpe endicular al plano de d esttratificación n (cortes de e núcleos en e fraccione es de 2/3 o ½). En allgunos caso os parra niveles de d arcillolita as y debido o a su fraccturamiento o, se hizo posible p med dir las muestras en direcció ón paralela al plano de d estratifica ación y perrpendicularr a la dirección d de el flujo de calor. c nes de con nductividad térmica, capacidad c c calorífica v volumétrica Lass medicion y difu usividad térmica, fue eron realiza adas utilizando dos (2 2) equipos analizadores de transferen ncia de callor ISOMET 2104 de e fuente pllana, fabriccados por la em mpresa Applied Precision de Esllovaquia. La L medición n se basa en e el análissis de la variación de la tem mperatura del d material con el tiem mpo, como o respuesta aa alor provoca ado por un resistor eléctrico, en contacto directo d con el un flujo de ca ma aterial medido. Para el caso de superficiies planas como loss núcleos de d se utiliza perrforación cortados, c an sondass de supe erficie callibradas por p detterminación n de resiste encia terma al en estado o de equilib brio median nte la técnica dell plato calie ente protegido, de acue erdo con la a norma ISO O 8302. Loss patrones certificado os, disponib bles en el laboratorio, para verifficación de la calibración de los equ uipos, corre esponden a una mu uestra de granito co on nductividad d térmica de 2.68 W/mK W (ince ertidumbre expandida a (Ue) =0 0.1 con Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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W/mK) y una a muestra de mármo ol con cond ductividad térmica t de e 3.87 W/m mK (Ue e=de 0.15 W/mK). W El procedimie p m s fue el sigu uiente: nto de las mediciones Encendido y operación o d equipo, de acuerdo del o con las in nstruccione es del manu ual dell usuario (A Applied Precision, 2009) y verificcación de su s calibració ón a partir de d la medición m de e conductivvidad térmicca de patrones certificcados. Pre eparación de la mue estra. La preparación p n de la muestra m consiste en la selección de la l superficie e de medicción, plana, lisa y con un diámetrro mínimo de d 60 mm. Para obtener superficies más m lisas, prrincipalmen nte en el ca aso de shalles y arcillolitas a no silíceas, se s pulió la superficie s h haciendo usso de lija en n seco. Selección de la sonda de medició ón. De acu uerdo con la litología a dominantte, erida por ob bservación directa de la muestra, se seleccionó la sonda adecuad da infe seg gún el rang go de respuesta. Se dispone d de e sondas de superficie de 0.3 a 2 mW W/mK y de 2 a 6 mW/m mK. Los sh hales y arcillolitas en general g registran valores bajjos de cond ductividad térmica t (infferiores a 2 mW/mK), mientras que arcillolitas silíceas, limoliitas y arenitas, valoress mayores (superioress a 2 mW/m mK). edición de propieda ades de transferenc t cia de ca alor. La medición m d de Me con nductividad d térmica, capacidad c calorífica a volumen constante y difusivida ad térm mica se efe ectuó ponie endo en con ntacto las superficies s l lisas de la sonda s y de la mu uestra. El tiempo t de medición no excediió 7 minuttos, para la l litología y com mposición mineralógic m ca de las muestras me edidas. Se realizaron duplicadoss de las me ediciones cada c 10 mu uestras y ve erificación de d c con los pattrones certificados, ca ada 4 horass. la calibración 3.2 2.4. Tabla de d referenc cia de cond ductividad d térmica Como se ha a mencionado, no se s disponíía de los recursos tecnológico os sufficientes pa ara el proce esamiento de los registros de pozo, p por lo o cual no fu ue possible hacer una correlación entre los valores v de conductividad térmica me edidos y los s registros físicos f corre espondienttes, sobre la a cual inferrir los valores de conductivid dad para cada capa de d cada nivvel estratigrráfico de lo os pozos. Por P lo tanto, se agruparon a las mediciiones de conductivida c ad de acuerdo con su gica y litolo ogía, según n su profund didad. Sobre cada gru upo de datos uniidad geológ se calcularon los valoress promedio de conducttividad térm mica. Con base b en estos dattos, se cons struyo la ta abla de referencia correspondientte (Tabla 7). p fueron calculados para un número o de medicciones iguall o Loss valores promedio ma ayor a 3. Para gruposs de datos con una o dos medicciones, la conductivida c ad Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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térm mica fue inferida con base en lass correlacio ones establecidas entrre los valores pro omedio calc culados para cada lito ología y la edad de la as formacio ones y, enttre los valores prromedio de e cada litolo ogía y el orden o conse ecutivo de la secuenccia esttratigráfica, excluyend do el Paleo ozoico (se asignó 1 para la forrmación más recciente, hasta 9 para la más antigu ua). 3.2 2.5. Recopiilación de informació ón de poro osidad y tab bla de refe erencia corrrespondie ente Ten niendo en cuenta c que e no fue possible processar la inform mación de porosidad de d los registros, se tomarron los dattos de porrosidad efe ectiva inclu uidos en los arcchivos de texto (.LA AS) de lo os registro os petrofíssicos (ANH H-Halliburto onLan ndmark, 20 006), los cu uales se reportan calcculados prin ncipalmente e a partir del d reg gistro de densidad d y en su defecto, de registros sónicos. Estos dato os, disponibles pa ara 32 pozzos fueron agrupados a por litología y unidad d geológica ay bre cada grupo de datos se calculó un na porosid dad prome edio que fu ue sob rep portada en la l tabla de referencia correspond diente (Tabla 8). Otrras fuentes s de inform mación fue eron los da atos de in nformes de e análisis de d núccleos y datos compila ados de un trabajo de grado de la l Universid dad Nacion nal (Fo orero & Peñ ña, 1985). Estos E también fueron agrupados bajo el missmo criterio oy se realizó el mismo prrocedimientto de cálcculo del prromedio. Estos E valores solamente fue eron consid derados e in ncluidos a la tabla de referencia, en los casos en que no se disponía de e datos de la primera fuente de información n. 3.2 2.6. Cálculo o de flujo de d calor. Sobre el fundamento teó órico del mé étodo del cálculo c de flujo f de calo or a partir del d HT y siguien ndo el proccedimiento sugerido por p Brigaud d et al. (1990), para las BH corrrecciones de d la condu uctividad té érmica, se registraron r en una hojja de cálculo, los siguientes campos: (1) Espesores s litológicoss diferenciad dos para ca ada formacción, vidad térm mica media a, que corresponde a la asig gnada com mo (2) Conductiv con nductividad d de la matrriz de roca, a partir de la tabla de referencia (Tabla 7) (3) Porosidad media tam mbién asigna ada según tabla de re eferencia (T Tabla 8) o aparente, (4) Gradiente geotérmico (5) Temperatu ura de cada a nivel litológico, calcculada a pa artir del promedio de las mperaturas inferidas para p la profundidad de e la base y la profundidad del top pe tem de cada nivel,, con base en el gradie ente geotérrmico y la profundidad p d: Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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En donde Ti es e la temperatura pro omedio de la capa i, Zb, la profu undidad de la G el gradie ente geotérrmico corre egido y To, la basse, Zt, la profundidad del tope, G, tem mperatura media m ambiental. (6) Conductiviidad térmicca de la mattriz de la ro oca corregid da a condicciones de tem mperatura del d nivel esttratigráfico in situ (Cha apman et al., 1984)

nductividad d térmica de la matrizz de roca de la capa i a En donde λmrr,t, es la con mperatura de d formació ón, λmr,20°C, la conductivvidad térmica de la misma matrizz a tem 20°°C, 293, co orresponde e a 20°C expresados e en temperatura abso oluta, 273 el facctor de conv versión a te emperatura a absoluta y t, la tempe eratura de formación f e en gra ados centígrados. (7) Conductiv vidad térmiica del agu ua a cond diciones de e temperatu ura del nivvel esttratigráfico in situ (Dem ming & Cha apman, 198 88 en Bachu u et al., 199 95)

7°C y, Para 0≤ t≤137

0°C Para 0≤ t≤300 vidad térmica másica o total de e la roca en condicio ones in sittu, (8) Conductiv artir de la media m geom métrica de la as conductividades de e la matriz de d calculada a pa a cada a término elevado a la poten ncia de su u proporció ón rocca y del agua, fracccionada, en e este casso, dada por la porosid dad (φ)

esores de cada c capa divididos por su corrrespondien nte (9) Relación entre espe nductividad d térmica (λi) in situ con 0) Resistividad térmicca acumula ada de tod da la colum mna litológica del pozzo (10 calculada a pa artir de la sumatoria s de la relació ón descrita en e (9) Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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En donde Racc es la resisstividad térm mica acumulada, ∆Zi, el espesorr de la capa ai deffinido por la as profundid dades de la a base y el tope de la capa. (11 1) Conducttividad term mal efectivva, calcula ada a parttir del pro oducto de la pro ofundidad to otal, por la resistividad térmica acumulada a calculada en el camp po (10 0). Fin nalmente el flujo de calor c fue estimado e a partir del producto del d gradien nte geo otérmico ap parente y co onductivida ad termal effectiva. 3.2 2.7. Proces samiento geoestadísttico El tratamiento o geoestad dístico apliccado para la genera ación de lo os mapas de d adiente geo otérmico y flujo f de calo or de la Cu uenca de lo os Llanos Orientales, O gra se bassó en gene eración de grillas, se elección de e tamaño de d celda y distancia de d bla anqueo, aná álisis de fre ecuencias en e el espaccio de Fourier y apliccación de un u filtrro Butterwo orth. Para producirr las grillass de gradie ente y flujo o de calor se s utilizó el e método de d inte erpolación de mínima a curvatura a, cuya finalidad es estimar el conjunto de d valores para los l nodos de d la grilla de manerra que la esstimación se s acerque al valor observa ado. La esstimación de el tamaño de la celda a se basa en una reg gla gen neral, en la a cual, su ta amaño corrresponde a un cuarto de la raíz cuadrada c d del cocciente entre el área a grillar y el número o de datoss. Despué és de varias pru uebas, la in nterpolación n que mejor representta el conjun nto de dato os se da pa ara un tamaño de d celda de 5.000 metros y la distancia de d blanque eo de 50.00 00 me etros. De esta e última interpolación se tom mó la posición de cada a uno de lo os nod dos. Debido a que e la información inicia al presenta aba mucho os cúmulos zonales fu ue neccesario hac cer un análisis espacial de la información, para ello se s definiero on cúm mulos zona ales como aquellas áreas de un n tamaño menor m a 5.0 000 metross y que e presentab ban más de una obse ervación. Se determ minó el nod do de la grilla má ás cercano a cada cú úmulo y se asignó a dicho nodo o el valor promedio p d del cúm mulo por el e método del d inverso o cuadrado de la distancia, a trravés de un na inte erpolación, con una distancia d de blanqueo o igual al tamaño de e la celda es deccir, 5.000 metros. m Essta interpolación se re ealizó consservando la a posición de d los nodos de la grilla iniccial, de tal modo que aquellos nodos n que tenían en su Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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veccindad más s de una observación o n, obtuvierran un nue evo valor, resultado r d del pro omedio pes sado por el inverso cuadrado c de la distan ncia a cada a una de las obsservaciones s perteneciente al cúm mulo. Con este aná álisis prelim minar se eliminó la inffluencia lejana de loss cúmulos de d dattos respectto a aquello os nodos que tenían una u sola observación o n en un rad dio de cercanía de d 5.000 metros. Este e procedim miento redujo el númerro de datoss y me ejoró la disttribución esspacial; asp pectos que e le dieron mejor conssistencia a la info ormación y por lo tanto o obviaron el rechazo de informa ación. Para las grilla as finales, los datos fueron f alma acenados en e dos cole ecciones. La L prim mera corre esponde a las obserrvaciones que no ha acían parte e de ningú ún cúm mulo, la se egunda co orresponde al valor promedio p a asignado a nodo más al cerrcano de ca ada cúmulo o. Así, se generaron g d coleccio dos ones, una para p aquellas obsservaciones s que no tenían t vecinas a men nos de 500 00 metros,, y otra pa ara aqu uellas que sí. Fin nalmente, con c la coleccción de un na observacción y con la colecció ón de más de d una a observación represe entada en nodos n estim mados por cercanía c de e cúmulos, se rea alizó de nue evo la interp polación utilizando el método de mínima cu urvatura, pa ara el flujo de calor c y parra el gradiente. En estas nue evas interpolaciones se con nservó la po osición iniccial de los nodos. Sobre el resultado de la as grillas fin nales, una para p gradie ente y otra para flujo de d calor, se reallizó para cada c una, el e análisis de frecuen ncias en el espacio de d Fou urier, a partir de lo cua al se encon ntró que la longitud l de onda de 71.500 metros es el punto de corte ade ecuado parra separar las altas frrecuencias de las bajas freccuencias. Se utilizó un filtro Butterrworth parra separar las altas frrecuencias de las bajas freccuencias. Este filtro o, de acue erdo con el manual del softw ware utilizad do (Ge eosoft), es excelente e para sep parar las frrecuencias altas y ba ajas, ya qu ue perrmite contrrolar fácilm mente el grado g del filtro. f El filtro f descrito se aplicó seccuencialme ente de man nera iterativva a las grillas de tam maño de ce elda de 5.00 00 me etros y dista ancia de bla anqueo de 50.000 me etros. Para a aplicar el filtro f se iniccia con n longitude es de onda de 20.000 0 metros, con c increme entos de 5.000 5 metro os, hassta llegar a la longitud d de onda de d 71500 metros, m sep paración qu ue produce la grillla final.

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3 SUPOSIC CIONES PARA P CAL LCULAR EL E FLUJO O DE CAL LOR EN LA L 3.3 CUENCA DE LOS LL LANOS OR RIENTALES S El método de e cálculo del d flujo de e calor se aplicó teniendo en cuenta c varias a sup posiciones generaless y particculares pa ara este estudio, resumidas r con ntinuación: El régimen r terrmal actual de la Cuen nca de los Llanos Orie entales, ess estacionarrio o in ndependien nte de la va ariable tiempo. El flujo de calor ess constante e. El mecanismo o transferencia de flu ujo de calor dominantte en la Cu uenca de lo os Lla anos Orienta ales es el de d la conducción o difu usión térmicca. La contribuc ción de la a fuente radiogénicca, conten nida en la a secuenccia dimentaria, al flujo de calor a la superficie ess insignificcante, com mo sed esttablecieron Bachu et al. a (1995). La dirección dominante d d gradiente geotérmico es vertical. del En la cuenca a de los Llanos L Orie entales, lass condiciones topogrráficas y los pro ocesos de erosión, e no tienen efeccto significa ativo en los cálculos del gradien nte geo otérmico (n ni de flujo de e calor). La corrección n de temp peratura de e la AAPG G (1976. En: E Deming, 1989) es apllicable a la Cuenca de e los Llano os Orientale es para obttener la tem mperatura de d form mación a partir de la temperatura a de fondo de pozo. La temperatura de superficie utiliza ada para ell cálculo de el gradiente e geotérmicco, na a la tem mperatura prromedio am mbiental. es muy cercan El modelo de e mezcla geométrico o, es válido para ca alcular la conductivida c ad térm mica prome edio (matrizz más fluido os de saturación). vidad térm mica medida para muestras en condiciones de d La conductiv macenamien nto, satura adas en aire, a es rep presentativva de la conductivida c ad alm térm mica de la matriz de la as rocas. Si bien, la con nductividad d térmica ess una propiiedad aniso otrópica, lass mediciones alizadas so obre núcleo os de perfo oración en dirección paralela a la direcció ón rea dom minante del flujo de ca alor, es representativa a de la cond ductividad de d las rocass. El fluido f que domina d la saturación s d las rocass in situ, ess agua. de

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Loss valores promedio p assumidos pa ara porosid dad y condu uctividad té érmica de los nivveles litológicos de una a misma un nidad geoló ógica son re epresentatiivos de estos y no n tienen va ariaciones laterales ni verticales significativa as. La composición litológicca de la se ecuencia se edimentaria a de la Cu uenca Llano os Oriientales esttá constituid da por aren nitas, limolittas y arcillo olitas. El promedio de la temperatura de forma ación calcu ulado a partir p de las mperaturas de base y tope, es representativvo de cada nivel litológ gico. tem

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4. RESULTA R ADOS

4.1. GRADIEN NTES GEO OTÉRMICO OS es geotérm micos fueron n calculado os para la Cuenca de los Llanos Loss gradiente Oriientales a partir p de ap proximadam mente 870 parejas p de datos de profundidad p dy tem mperatura de d formació ón, como se s indicó en e la metod dología. Lo os resultado os corrrespondien ntes, son presentados p s en la tabla del Anexxo B. Las temperatur t as reg gistradas va arían entre 42 y 176 °C C y la profu undidad enttre 515 y 62 273 m, com mo se ilustra en la a Figura 10 0. Los grad dientes geottérmicos, presentan p una tendenccia gen neral a dis sminuir en magnitud y reducir su s dispersión con la profundida ad, seg gún se infie ere de la Figura F 11. La variació ón de los gradientes geotérmicos calculados es stá entre 8 y 59° C/kkm con un valor med dio de 27.9 9°C/km y un na dessviación es stándar de e 5.9. La distribución d n de frecue encia de los datos de d gra adiente se ilustra i en el e histogram ma de la Fig gura 12. Ell incrementto en el vallor dell gradiente corregido con c respeccto al obserrvado, está en el rang go entre 1.0 0y 3.5 52 °C/km, con un valorr medio de 3.19 °C/km m. Temperatura de formación (°C) 0

50

100

150 0

200

0

Profundidad (m) ( )

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Fig gura 10. Varriación de la a temperaturra de formacción con la profundidad p en la Cuenca de los Llanos Orientales. O Una temperratura máxim ma de 179°C C es registra ada a 5319 m ozo Cumaral 1AX). (po Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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ente geotérm ico o (°C/km ) Gradie 0

10

20

30

40

50

60

70

0 1000

Profundidad (m)

2000 3000 4000 5000 6000 7000

Fig gura 11. Varriación del grradiente geo otérmico con n la profundidad. A mayo or profundidad se observa un na tendencia a a disminu uir la magniitud del gra adiente geottérmico y una red ducción en su dispersión n.

300 26 69

Mediana Desv. Estándarr Mínimo Máximo Cuenta

250

191

Frecuencia

200

28.82 6.67 8.19 59.43 876

150 123 94

100 51

46

50

41

17 2

2

12

15

17

14

3

5

1

53 3

56

59

0 18

22

25

29

32

36

39

42

46

49

Clase e gura 12. Dis stribución de e frecuencia de datos de e gradiente geotérmico (°C/km) en la Fig Cue enca de los Llanos Orientales.

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A partir p de es sta distribución, se identifican anomalías negativas n c con gradien nte infe eriores a 16 6°C/km, en n 13 pozos localizadoss principalm mente en el piedemon nte llan nero, cuyas s profundida ades son en su mayorría, mayore es a 3000 m. m Anomalías possitivas, con gradientess por encim ma de 42.15 5°C/km (vallor definido con base en e el valor prom medio y la desviación n estándar)), se registtran en 42 2 pozos, co on pro ofundidades s inferiores a 1550 m, localizados principalm mente hacia a el oriente ey surroriente dell área perfo orada de la a cuenca, como c se ilusstra en la Figura F 13. El ma apa corresp pondiente es incluido en e bolsillo (A Anexo J).

Fig gura 13. Map pa de gradie entes geotérrmicos de la Cuenca de los Llanos Orientales. Se S reg gistra una te endencia al incremento o del gradie ente en dire ección SO.– –NE. del árrea perrforada de la a cuenca, co on valores mayores m a 42 2 °C/km, con nsiderados anómalos. a L Los pun ntos represe entan valor promedio en e zonas de e cúmulos de d datos. Mapa M a esca ala 1:1.000.000 co on convencio ones en Ane exo J.

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La distribución espacial observada a para los gradientes g geotérmico os calculado os en esta cuenc ca es comp patible con la descrita a en trabajo os anteriores (Bachu et al. 1995; ING GEOMINAS, 2000 y Mo oretti et al, 2009). Como se hab bía advertido en el Ma apa de Gradientes Ge eotérmicos de Colomb bia (Alffaro et all., 2009), los valore es estimad dos a parrtir de me ediciones de d tem mperatura a profundiidades infe eriores a 500 m, re esultan en n valores de d gra adiente que e por su ma agnitud exccesivamentte alta, son dudosos. Ver tabla del d Anexo C. Esttos valoress fueron recchazados considerand c do adiciona almente, qu ue en regiones continentalles los cam mbios clim máticos afecctan hasta a 300 (Stein, 199 95) y los effectos topo ográfico y erosión norm malmente afectan a hassta los 500 m de profundida ad (Jeffreys, 1937; Lacchenbruch, 1968. En: Hamza, 2009). 2. TOPES DE D LAS FO ORMACION NES Y LITO OLOGÍAS 4.2 e las formaciones geo ológicas y su corresp pondiente diferenciació d ón Loss topes de litológica, para a los 84 po ozos que sirvieron como base de la estima ación de flu ujo de calor en la Cuenca de e los Llanoss Orientales, son pressentados en e la tabla del d Anexo D. Da ada la geo ometría de el basamen nto en la Cuenca de e los Llano os Oriientales y la disposicción horizontal de loss estratos (ver Figura a 7A), no es com mún encon ntrar la se ecuencia se edimentaria a completa a. En la Figura F 14 se s rep presenta en n orden de escendente, el número de pozoss que interrceptan cad da una a de las forrmaciones presentes en la cuencca. No. de pozos p 10

0

20

30

50

40

60

70

83

Guayabo

82

León Formación / Unidad

90 0 84

C Carbonera

67

Mirador 57

Une 54

Gachetá 4 46

G Guadalupe 37

P Paleozoico 11

Lo os Cuervos Barco Ba asamento

80

9 5

Fig gura 14. Forrmaciones geológicas g in nterceptadass por los 84 pozos sobre e los cuales se estimó el flujo de d calor. Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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En diagramas s de barrass presentad dos en el Anexo A E, se e indican lo os espesores de estas form maciones pa ara los pozzos observa ados, cuyass profundid dades oscila an enttre 740 y 60 000 m. Si se s tiene en cuenta que e el espeso or de los esttratos es un na varriable funda amental pa ara el cálcu ulo de la re esistividad térmica acumulada, las uniidades más s importantes para la estimación del flujo de calor en esta cuencca, en orden desc cendente de espesor acumulado o, como se presenta en la Tabla 4 , son n: Guayabo o, ausente solamente s en el Pozo o Coporo-1, Carbonera a, León, Un ne, Ga achetá, Gua adalupe, ro ocas siliciclá ásticas de edad Paleozoico, Mirrador, Barcco, Loss Cuervos y basame ento cristalino, el cual, se registtra solamente en cinco Estos pozos pozzos: Castilla-12, Castilla-18, Dorrotea-1, Ga aribay-1 y Negritos-1. N son n relativam mente some eros, con profundidad p des entre 1320 y 275 50 m y está án loccalizados al sur y orie ente de la cuenca. Todos T ellos registran un gradien nte geo otérmico (y y flujo de ca alor) normall, entre 29 y 34°C/km. Tab bla 4. . Esp pesores acu umulados de las forma aciones geo ológicas pressentes en los pozzos utilizado os para el cá álculo de flujo de calor. Las L unidade es se encuen ntran en orden desscendente de importanccia en función de su espe esor.

Formación Geológica

Guayabo Carbonera a León Une Gachetá Guadalupe e Rocas siliciclásticas s del Paleozoico o Mirador Barco Los Cuervos Basamento o cristalino

Espe esor acumu ulado (m m)

No. Pozos en donde se registra la formación f

Rango de espesor (m)

1123 398  766 649  231 154  621 14  597 70  517 76 

83  84  82  57  54  46 

122 ‐ 4261   73 ‐ 779  191 ‐ 4950  9 ‐ 140  14 ‐ 131  18 ‐ 183 

351 10 

37 

22 ‐ 387 

308 83  60 07  56 67 

67  9  11 

24 ‐ 206  15 ‐ 295  8 ‐ 893 

10 08 

2 ‐ 33 

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3. CONDUC CTIVIDAD TÉRMICA T 4.3 Lass mediciones directass de conductividad térrmica, se hicieron h en patrones de d verrificación de e la calibra ación (335 mediciones m s) y en 575 sitios sobrre superficies de muestras de d núcleos de perfora ación provenientes de 47 pozos, de los 84 en e los que se hiz zo la estima ación de flujjo de calor. 4.3 3.1. Patrone es de verifficación de e calibració ón n de los equipos ISOM MET 2104, utilizados para las mediciones m d de La calibración nductividad d térmica, fue f verificada a partirr de la medición de dos d patrones con cerrtificados de e granito y mármol y de una mu uestra de vidrio, consid derada com mo pattrón secundario. Lo os datos de esta as medicio ones, así como las corrrespondien ntes tablas de control,, son incluid dos en la ta abla del Anexo F. En la Tab bla 5, se presenta p un n resumen de d algunass variables estadística as calculada as parra el grupo o de datos de estas mediciones m s y los valo ores certificcados de los pattrones con n sus correspondien ntes incertiidumbre expandida e y factor de d 5 cob bertura . La a calibració ón de los equipos e du urante todo o el período en que se eje ecutaron es stas mediciones se co onfirma con base en la comparración de los valores nomin nales de lo os patroness y los valores promedio para cada patró ón. Adicionalmentte la incerrtidumbre expandida e c al producto de d es muy cercana dessviación es stándar obttenida para a las medicciones, por el factor de d coberturra. Como se obs serva en lass cartas de e control (A Anexo F), la as lecturas que puede en con nsiderarse anómalas (por ( encima a o por deb bajo de doss desviaciones estánd dar con n respecto al valor me edio), corre esponden a 7.2, 7.0 y 5.2% para los patrones de granito, má ármol y vidrrio, respecttivamente.

5

Incertidumbre expandida e es el e intervalo en torno al resulttado de una meedición que pueede esperarse que q incluuya una fraccción grande la distribución de d los valoress que pueden atribuirse razoonablemente a la variiable medida. Factor de cobertura c es el factor num mérico utilizado como mulltiplicador de la inceertidumbre típ pica (expresada como desviiación típica) de medida para p obtener la incertidumbbre expaandida Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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Tab bla 5. Resu umen estad dístico de mediciones m d patroness para verifficación de la de caliibración de los l equipos de medición n de conducttividad térmiica.

Infformación esstadística Media na Median Moda D Desviación es stándar Vaarianza de la muestra Rango o Mínimo o Máximo o Cuentaa Valor certificado Incertidumbre eexpandida  (Uλ) pa ara factor de cobertura (kk) =2

Granito o 2,62 2,62 2,62 0,05 3 2,1E‐03 0,37 2,37 2,74 125 mK 2,68 W/m

PATRO ONES Márm mol 3,78 3,80 3,80 0,09 8,1E‐‐03 0,83 3,21 4,04 5 115 3,87 W W/mK

mK 0,1 W/m

0,15 W W/mK

Vidrio 1,01 1,02 1,03 0,02 4,8 8E‐04 0,14 0,93 1,07 9 95

4.3 3.2. Medicio ones de co onductividad sobre muestras m d núcleos de s. Lass medicion nes de con nductividad térmica, capacidad c c calorífica v volumétrica y difu usividad térrmica, realizadas sobrre superficies planas y secas de muestras de d núccleos de perforación, p son prese entadas en n tabla del Anexo G. El resume en esttadístico de los grup pos de da atos conforrmados a partir de formaciones geo ológicas y litologías ess presentad do en la Tabla 6. Loss valores promedio estimados e para todos los dato os agrupad dos en las 3 litologías pres sentes (are enitas, limonitas y arccillolitas), sin diferenciar su unida ad ológica, re egistran la tendencia esperada; es decirr, el valor mayor pa ara geo are enitas (3.31 1 W/mK), valor v interm medio para limolitas (2 2.85 W/mK K) y el men nor valor para arcillolitas a (1.90 W/m mK). En concordanc c ia con la informació ón ura (Beardssmore & Cull, C 2001), altas dispersiones so on enccontrada en la literatu obsservadas en las medicciones de conductivida c ad térmica en todas la as litologíass.

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Tab bla 6. Resumen estadísstico de dattos de Cond ductividad Térmica (W/m m.K), medidos en muestras de d núcleos de perfora ación de la Cuenca de los Llano os Orientale es, a con n formación geológica g y litología. Ve er datos en Anexo A G agrrupados de acuerdo In nformación Estadísttica Media Mediana Moda Desviación estándaar V Varianza de la muest tra Curtosis C Coeficiente de asimet tría Rango Mínimo Máximo Cuenta

Arenitas 3,31 3,49 3,74 1,08 1,17 ‐0,27 ‐0,24 6,13 0,55 6,67 354

In nformación Estadísttica Media Mediana Moda Desviación estándaar V Varianza de la muest tra Curtosis C Coeficiente de asimet tría Rango Mínimo Máximo Cuenta

Arenitas 2,03 1,99 1,18 0,85 0,72 1,27 1,04 3,77 0,82 4,59 43

In nformación Estadísttica Media Mediana Moda Desviación estándaar V Varianza de la muest tra Curtosis C Coeficiente de asimet tría Rango Mínimo Máximo Cuenta

Arenitas 4,11 4,16 4,96 0,82 0,68 ‐0,98 0,00 3,26 2,47 5,73 56

In nformación Estadísttica Media Mediana Moda Desviación estándaar V Varianza de la muest tra Curtosis C Coeficiente de asimet tría Rango Mínimo Máximo Cuenta

Arenitas 4,88 4,61 1,27 1,60 ‐1,60 0,50 3,15 3,52 6,67 6

Todos los datos Limolitas Arrcillolitas 2,85 1,90 1,75 2,87 1,60 3,31 0,81 0,79 0,66 0,63 0,11 ‐0,06 0,66 ‐0,42 3,90 3,73 0,47 0,75 4,37 4,48 106 115 Carbonera

Arenittas 1,88 8 1,90 0 1,52 2 0,28 8 0,08 8 ‐1,21 ‐0,07 3 0,73 1,52 2 2,25 5 8

Limolitas 1,77 1,89 1,89 0,61 0,38 ‐0,94 0,07 2,13 0,75 2,88 20 Guadalupe Limolitas 3,12 3,06

Arrcillolitas 1,52 1,49 1,65 0,54 0,29 0,25 0,38 2,48 0,47 2,95 62

Arenittas 2,76 6 2,48 8 2,05 5 1,09 9 1,19 9 ‐0,20 0 0,67 7 4,30 0 1,13 3 5,43 3 50

Arcillolita 2,43 2,34

0,64 0,41 0,75 ‐0,48 2,49 1,64 4,13 15 Paleozoico Limolitas 2,51

0,94 0,88 2,31 1,23 3,01 1,36 4,37 8

Arenittas 3,37 7 3,49 9 2,93 3 0,67 7 0,45 5 ‐0,13 ‐0,35 3 3,33 1,57 7 4,90 0 76

Arrcillolitas 1,61

2,18 2,82 5

1,52 1,70 2

Guayabo Limolitas 2,93

Arcillolitas 1,26 1,13 0,47 0,22

2,84 3,01 2 Mirador Limolitas 2,73 2,87 0,68 0,47 ‐0,87 ‐0,66 1,84 1,73 3,57 7 Gachetá Limolitas 3,06 2,95 3,31 0,53 0,28 0,25 0,22 2,67 1,72 4,39 44

1,13 0,92 0,86 1,78 3

Arcillolitas 1,62

0,74 2,50 2 Arcillolitas 2,73 2,68 0,68 0,46 ‐0,91 0,02 2,36 1,60 3,96 25

Arrenitas 1,55 1,32 1,28 0,50 0,25 ‐0,16 1,32 1,21 1,16 2,37 8 Barco Arrenitas 1,63

1 Arrenitas 3,83 3,78 3,74 0,52 0,27 ‐0,22 0,08 2,70 2,63 5,33 100

León Limolita as 2,12

2,08 2,16 2 os Cuervo

Arcillolitas 1,60

1

Arenita as 1,66

1,58 1,73 2 Une Limolita as 3,62 3,54 0,49 0,24 ‐0,35 0,01 1,80 2,68 4,48 15

Arcillolitas 2,73

2,55 2,91 2

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Teniendo en T e cuenta que q las varriables curttosis y el coeficiente de d asimetría, s inferiorres a ±0.5, se puede decir son d que la a distribució ón para tod dos los datos e las tres (3) litología en as, es norm mal. La missma tenden ncia descritta para todo os l los datos es observvada para los valore es promed dio de con nductividades t térmicas de d las 3 litologías en las fo ormacioness Carbone era, Mirado or, G Guadalupe e, Gachetá, Une y Pale eozoico ind diferenciado o. Estos corrresponden na l los grupo os de da atos más numerosos y en n consecu uencia, más r representat tivos. Sin embargo, la distribucción de loss datos no o siempre es c consistente e con una distribución n normal (ccurtosis y coeficiente c de asimetrría m mayores a ±0.5), lo cual pued de originarsse en una composicción litológica c compleja cuya c descrip pción podríía ser deficciente para la conform mación de lo os t tres grupos s de datoss cuyo úniico criterio de clasificcación fue la litolog gía d dominante inferida cu ualitativame ente. En to odo caso, estos e prom medios fuero on c considerad os como lo os valores de d referenciia. Con base en C e la obserrvación de los valoress promedio de una miisma litolog gía s identific se ca una seg gunda tend dencia gene eral a incrrementar el valor de la c conductivid dad con la edad (y profundidad)) de las un nidades geológicas qu ue c conforman la secuen ncia sedim mentaria. Essta tenden ncia es ilusstrada en la Figura 15 para arenittas, litología a con mayo or número de d datos. Esta E variació ón h sido ob ha bservada en e las cuen ncas sedim mentarias y explicada a a partir del d a aumento en e la conso olidación de d la roca por presió ón y dismin nución de la p porosidad y saturación n con fluido os (Erdlac et e al., 2008)).

Conductividad térmica (W/mK)

7 6 5 4 3 2 1 0 ayabo Gua

Le eón

Carbo onera

Mirad dor

Guadallupe

Gache etá

Une

Formación geológica

Figura 15. Variación F V de e la conductiividad térmicca promedio o en función de la edad de l las formacio ones geológ gicas de la cuenca de e los Llanos Orientaless. Las barrras s señalan los valores prom medio, mínim mo y máximo.

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Para las fo ormacioness Guayabo, León, Barrco y Los Cuervos, C lo os grupos de d d datos son pequeños (entre 1 y 8 datos), por lo cual su repre esentativida ad p probableme ente es me enor. Como se expliccó anteriorrmente, el promedio se e estableció a partir de e tres datoss y para valores v infe eriores, se utilizaron las v variaciones s de la cond ductividad térmica en función de e la edad y la secuenccia d las un de nidades ge eológicas de la cue enca, para a asignar valores por p c correlación . n de los vallores de co onductividad d térmica promedio p e inferidos por p El resumen c correlación , es prese entado en la l Tabla 7.. Estos vallores se uttilizaron pa ara a asignar a cada nivell estratigrá áfico, un va alor de conductividad d térmica de d a acuerdo co on su unidad d geológica a y litología a. Tabla 7. Valores de refe T erencia de Conductivida C ad Térmica (W/m.K) ( asu umidos para la e estimación de d flujo de calor, en la Cuenca C de lo os Llanos Orrientales.

Littología Forma ación Geoló ógica Are enitas Limolitas Arc cillolitas 1,88 1,63 * 1,26 Guay yabo 1,55 1,88 * 1 1,37 * Leó ón 2,03 1,77 1,52 Carbo onera 2,76 2,73 1 1,84 * Mira ador Lo os 3,0 02 * 2,73 * 2 2,16 * Cuerrvos 21 * 2,88 * 2 2,30 * 3,2 Barrco 4,11 3,12 2,43 Guadalupe 3,37 3,06 2,73 Gach hetá 3,62 2,93 3,83 Un ne 2,51 1,61 4,88 Paleo ozoico or correlació ón. * Valores inferidos po 4 PORO 4.4. OSIDAD El resumen n de los datos de po orosidad effectiva obte enidos de los registros p petrofísicos s de 32 pozzos (ANH-H Halliburton--Landmark, 2006), utillizados com mo p principal fu uente de información para la tab bla de referencia de la l porosida ad, s son presen ntados en la Tabla del Anexo o H. En esta tabla a, los datos c correspond den a los promedioss calculado os para el e intervalo o cada nivvel e estratigráfic co identificado, a parrtir de dato os registrad dos cada 0.5 0 ó 1 ft, de d c cada uno de los pozzos. Los grupos g de datos son muy heterogéneos en e n número (y representa atividad). Las L arenita as registran n el mayorr número de d Actualización deel mapa geotérm A mico de Colombia. Fase 2. Mappa preliminar dee flujo de calor terrestre t en la C Cuenca Llanos Orientales. O

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datos, en las d l formaciiones Carb bonera (26)), Mirador (26), Guad dalupe (14)) y de las fo Une (20), seguidas por las arcillolitas a ormacioness León (26 6), C Carbonera (27) y Gacchetá (18) y por último las limoliitas, que co on excepció ón d la forma de ación Carb bonera, con n 16 datos, registran solamente e entre 1 y 3 d datos. Com mo se identifica al pié de la tabla (Anexo H)), los valore es promedios f fueron calc culados co on todos los datos, para los grupos co on dispersió ón estándar con m moderada (inferior al 40% 4 de la desviación d c respecto a la mediia) y para los datos d en el rango de mayor m frecu uencia, en el caso de dispersiones a altas (entre e 40% y 12 20% de dessviación esttándar resp pecto de la media). m C estos datos se construyó Con c la a tabla de referencia r d porosida de ad (Tabla 8). 8 En el caso niveles esttratigráficoss sin inform mación, ésta a se completó con base e los dato en os de otras fuentes de informació ón (informess de análisiis de núcleos y datos de otros docu umentos co onsultados)), cuyo ressumen es incluido en el A Anexo H. Este E es el ca aso de las limolitas de e la Formacción Los Cu uervos. Las porosid dades calcu uladas para a las litolog gías de la Formación F n Guayabo, no ffueron tenidas en cue enta ya que e se basaro on en muyy pocos dattos, y porqu ue s magnitu su ud resultó muy baja e inconsiistente con n la tendencia generral o observada, , a disminu uir con la prrofundidad,, desde 30% % cerca de e la superficcie h hasta 13 % a 5000 m (Bachu et al., 199 95). Toman ndo como referencia el r reporte de porosidad de Florez & Mavko, 2003, para a ésta form mación (enttre c cerca 16 y 32%, de acuerdo con c la litollogía) se asumieron n los valores r reportados en la tabla a de referen ncia de porrosidad (Tabla 8). De igual mane era e el caso en o de las liitologías de la Form mación León para lass que no se e encontraro n registross, se asum mieron valo ores arbitra arios de porosidad p d de a acuerdo co on la variaciión observa ada en las otras o forma aciones. 4 FLUJO 4.5. O DE CALO OR El resumen n de los datos de flujo o de calor estimado e pa ara 84 pozos, con basse e el méto en odo de la temperaturra de fondo o de pozo, a partir del d gradien nte a aparente y la conducttividad term mal efectiva a, es presentado en la a Tabla 9. La L t tabla sobre e la cual se s realizó el e cálculo a partir de e espesore es litológico os, c conductivid dades de cada c nivel estratigráfic e co, correccciones de conductivida c ad p porosid por dad y temp peratura en n condicion nes in situ u), es prese entada en el A Anexo I. Los valores s de gradiente geotérm mico aparente para esste grupo de pozos esstá e entre 13.8 y 54.5°C/kkm, la poro osidad efecctiva prome edio, entre 4 y 24%, la c conductivid dad térmica a efectiva promedio, entre 1.12 2 y 1.56 W/m°K. W Sob bre e estas variables se calculó para la a Cuenca de d los Llano os Orientale es un flujo de d 2 c calor prome edio de 36.95 mW/m y valores en e el rango comprendido entre Actualización deel mapa geotérm A mico de Colombia. Fase 2. Mappa preliminar dee flujo de calor terrestre t en la C Cuenca Llanos Orientales. O

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Tabla 8. Va T alores de re eferencia de porosidad (%) asumidos para la estimación de f flujo de calor, en la Cuenca C de los Llanoss Orientaless. La princip pal fuente de i información corresponde a datos de e registros petrofísicos de d 32 pozos.

FORMA ACIÓN Guayabo o

Va alores de porosidad p s según la liitología Arrcillolitas Limolitas Arenitas (1)

16

León Carbone era Mirador

0,33 2,19 9

Los Cue ervos Barco Guadalu upe Gachetá á

2,22 --3,33

Une Paleozo oico

(2)

8 1,28

(1)

24

0,88 3,84 12,68 (2)

(1)

32

(3)

6 8,47 13.99

3 -8,66 4,72

5,47 12,73 15,85 17,78

(2)

14,33 3,85

13 --

(1) Tom mados de Florez F & Ma avko, 2003 (2) Tom mados de informes de análisis de núcleos y otros o docum mentos (3) Valo or asignado o con basse en com mportamientto observa ado en otras form maciones 19.9 y 81.5 5 mW/m2. La L distribuciión estadísttica de los datos es prresentada en e e histogram el ma de la Figura 16. Con base en C e el valor promedio y la desviacción estándar se identifican valores a anómalos e los pozzos SM-8, Rubiales-1 10, por encima de 55.9 mW/m2 en Manacacias-1 y Las Brujas-1, localizadoss al surorie ente de la cuenca, co on p profundidad des entre 860 y 119 96 m, grad dientes geo otérmicos entre 42.8 y 5 54.5°C/Km y flujo de calor c entre 57.51 y 80.3 mW/m2. La distribución espaccial del flujo de calorr, es prese entada en la l Figura 17 1 ( (mapa en Anexo K). La paleta de colorres del ma apa, corresponde a la u utilizada po or la Com misión Interrnacional de d Flujo de e Calor, pa ara el map pa g geotérmico o global6. Un incremen nto en el flujjo de calor,, se registra a hacia el sur s 2 y suroriente e del área. El valor má áximo (81 mW/m m ) fue e calculado para el pozzo Las Brujas--1, al sur de e la cuenca a. 6

http://www w.geophysik..rwth-aachenn.de/IHFC/hheatflow.htm ml

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45

41

40

Media Desv. eestándar Mínimo mo Máxim Cuentaa

35 Frecuencia

30 25

37,18 9,60 19,99 81,46 84

22

20 15 10

10 6

5

4

0 28,77

37,55

46,33

55,12

63,90

0

1

72,68

81,46

Clas se

Figura 16. Distribución de los dato F os de flujo de d calor de la Cuenca de los Llan nos O Orientales.

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Figura 17. Distribución F n espacial del d flujo de calor (mW/m m2) en la Cuenca C de los l L Llanos Orien ntales. Mapa a a escala 1:1.000.000 con c convencciones en An nexo K

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Tabla 9. Resumen del T d Flujo de e calor estimado en la a Cuenca de d los Llan nos O Orientales

Gradiente Geotérmico (°C/Km)

Resistividad térmica acumulada (RTA) (Z / λ(m+H2O) in situ (m. mKW-1)

Conductivida ad térmica efectiiva λ (Zmax/Σ RT TA) (Wm-1K-1)

alor Flujo de ca QBHT (mW m-22)

Identificador Único de Pozo (UWI

Nombre del Poz zo

Porosidad efectiva Φ (%)

AGUL0001

Agualinda-1

13,73

22,40

2146,76

1,29

28,97

APIA0002

Apiay-2

11,45

28,08

2643,20

1,28

35,95

APIA0011

Apiay-11

13,98

27,62

2518,09

1,32

36,34

APIA0012

Apiay-12

14,06

29,33

2462,38

1,36

39,94

APIA0013

Apiay-13

12,62

27,10

2503,18

1,34

36,25

APIA0014

Apiay-14

13,20

27,84

2433,38

1,37

38,11

ARAU0001

Arauca-1

21,40

19,24

4698,50

1,20

23,18

ARIA0001

Ariari-1

7,52

21,51

1640,60

1,42

30,57

BUCA0001

Bucaro-1

18,48

31,69

2083,17

1,26

39,95

CAMU0001

Camungo-1

21,09

25,16

2291,75

1,33

33,39

CANI0001

Candilejas-1

13,96

22,11

1956,80

1,31

29,03

CARU0001

Carupana-1

17,67

29,25

2750,66

1,12

32,82

CAST0002

Castilla-2

9,54

28,31

1513,73

1,48

41,96

CAST0003

Castilla-3

17,34

30,34

1535,64

1,38

41,74

CAST0009

Castilla-9

19,21

32,14

1602,10

1,35

43,41

CAST0012

Castilla-12

15,22

29,43

1739,97

1,31

38,41

CAST0018

Castilla-18

16,15

29,87

1640,65

1,41

42,25

CHAM0001

Chambery-1

21,66

24,34

3406,24

1,30

31,66

CHAN0001

Chaparrito Nortte 1

18,49

32,91

1742,18

1,28

42,03

CHIC0004

Chichimene-4 4

12,04

27,80

1949,79

1,40

38,90

COPO0001

Coporo-1

4,13

26,93

4275,13

1,28

34,44

CRON0001

Caño Rondón--1

22,51

22,83

2589,07

1,29

29,43

CUSI0002WD

Cusiana WD-2 2

21,55

20,53

3388,64

1,18

24,23

DORO0001

Dorotea-1

16,43

23,93

1134,07

1,34

32,04

ENTR0001

Entrerrios-1

17,80

25,33

2560,45

1,28

32,45

EPAL0001

El Palmar-1

16,77

28,70

2621,17

1,25

35,94

GALE0001

Galerón-1

14,08

29,66

2095,40

1,36

40,34

GARI0001

Garibay-1

13,73

35,51

986,48

1,35

47,80

GAVA0001

Gaván-1

14,40

29,74

2522,58

1,35

40,10

GUCH0001

Guachiria-1

17,17

23,32

2506,30

1,28

29,90

JUNC0001

Juncal-1

18,45

25,89

2555,97

1,28

33,10

LBRU0001

Las Brujas-1

10,22

54,50

575,06

1,49

81,46

LCOR0001

La Coral-1

14,51

27,41

1265,73

1,57

42,90

Actualización deel mapa geotérm A mico de Colombia. Fase 2. Mappa preliminar dee flujo de calor terrestre t en la C Cuenca Llanos Orientales. O

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Tabla 9. Continuació T C ón. Resume en del Flujo o de calor estimado en e la Cuenca d los Llanos Orientales de

Identificador Único de Pozo (UWI

Nombre del Poz zo

Porosidad efectiva Φ (%)

Gradiente Geotérmico (°C/Km)

Resistividad térmica acumulada (RTA) (Z / λ(m+H2O) in situ (m. mKW-1)

LGLN0002

La Gloria Norte e-2

16,71

20,00

3472,08

1,14

22,86

LGLO0002

La Gloria-2

16,44

22,06

3545,15

1,21

26,67

LIBE0001

Libertad-1

10,68

25,23

2621,08

1,35

33,98

LIBE0002

Libertad-2

12,86

24,69

2336,97

1,44

35,49

LIBE0004

Libertad-4

11,72

23,74

2487,27

1,35

32,00

LIBN0001

Libertad Norte--1

12,52

25,23

2460,80

1,42

35,94

LIBN0003

Libertad Norte--3

14,48

23,86

2299,51

1,47

35,11

LKIO0001

Los Kioskos-1 1

11,98

34,43

787,75

1,36

46,81

LLNS0001

Llanos-1

12,95

26,56

2733,61

1,31

34,81

LMAM0001

1 Las Maracas-1

15,76

24,03

3098,14

1,21

29,10

LROJ0001

Luna Roja-1

12,98

27,08

2235,12

1,35

36,56

LTEQ0001

Los Teques-1

16,81

21,53

3888,96

1,26

27,03

MANA0001

Manacacias-1 1

23,88

43,38

851,63

1,40

60,94

MANA0002

Manacacias-2 2

14,04

41,91

787,80

1,32

55,13

MURU0001

Murujuy-1

15,44

31,55

1393,79

1,31

41,33

NEGR0001

Negritos-1

15,28

33,63

2162,12

1,29

43,24

PAJA0001

Pajaro Pinto-1 1

18,69

25,70

2446,40

1,28

32,79

Conductivida ad térmica efectiiva λ (Zmax/Σ RT TA) (Wm-1K-1)

Flujo de ca alor QBHT (mW m-22)

PIRI0001

Piriri-1

18,09

27,95

848,07

1,32

36,97

POMA0001

Pomarroso-1

17,01

26,00

2458,26

1,28

33,16

PRIC0001

Puerto Rico-1

5,12

31,94

563,19

1,32

42,09

PUIN0001

Puinaves-1

17,72

27,11

2168,50

1,27

34,29

REFO0001

1 La Rerforma-1

12,78

23,84

2583,44

1,37

32,74

RELE0001

Rio Ele-1

21,83

25,33

3691,18

1,26

32,01

18,08

24,40

2515,29

1,30

31,64

13,56

25,74

3020,01

1,31

33,67

RHER0001 RHER0002P

Rancho Hermoso-1 Rancho Hermoso-2P

RUBI0002

Rubiales-2

13,95

31,00

707,25

1,30

40,21

RUBI0003

Rubiales-3

14,47

31,68

657,04

1,36

43,09

RUBI0004

Rubiales-4

17,07

39,78

719,57

1,33

53,08

RUBI0010

C Rubiales-10C

15,79

43,83

662,70

1,33

58,46

SANI0003

Santiago-2

18,29

28,36

2604,78

1,26

35,74

SANI0005

Santiago-5

19,17

23,82

2401,15

1,26

30,06

SASA0020

SA-20

9,07

13,80

1291,99

1,45

19,99

SFEL0001

San Felipe-1

18,92

25,32

2273,96

1,31

33,12

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Tabla 9. Continuació T C ón. Resume en del Flujo o de calor estimado en e la Cuenca d los Llanos Orientales de

Identificador Único de Pozo (UWI

Nombre del Pozzo

Porosidad efectiva Φ (%)

Gradiente Geotérmico (°C/Km)

Resistividad térmica acumulada (RTA) (Z / λ(m+H2O) in situ (m. mKW-1)

Conductivida ad térmica efectiiva λ (Zmax/Σ RT TA) (Wm-1K-1)

alor Flujo de ca QBHT (mW m-22)

SJUA0001

San Juan-1

13,62

16,62

1527,11

1,40

23,23

SMSM0008

SM-8

11,51

42,80

653,04

1,35

57,93

SPED0001

San Pedro-1

21,95

19,51

3084,76

1,18

23,05

SRDN0001

Sardinas-1

19,21

28,48

1602,46

1,30

36,94

SURI0001

Suria-1

14,61

26,72

2351,90

1,46

39,13

SURS0002

Suria sur- 2

13,52

24,89

2328,10

1,39

34,54

SVSV0002

SV-2

17,08

28,93

719,72

1,35

39,08

SVSV0004

SV-4

15,05

37,81

667,95

1,35

50,90

TANA0001

Tanane-1

12,43

25,94

2475,38

1,38

35,77

TANA0002

Tanane-2

12,38

25,36

2377,75

1,37

34,85

TILO0001

Tilodiran-1

16,88

24,47

3147,68

1,24

30,42

TOCO0001

Tocoragua-1

19,64

19,41

4763,40

1,22

23,66

TOCR0001

Tocaria-1

16,88

22,74

3580,24

1,16

26,45

VALD0001

Valdivia-1

13,89

34,44

1403,15

1,36

46,68

VALD0002

Valdivia-2

12,65

34,72

1391,22

1,25

43,36

VALD0003

Valdivia-3

16,01

32,67

1299,49

1,31

42,95

VALI0001

Valdivia Sur-1 1

14,08

39,74

1343,76

1,27

50,66

VANG0001

Vanguardia-1

7,60

24,54

3292,28

1,40

34,44

Actualización deel mapa geotérm A mico de Colombia. Fase 2. Mappa preliminar dee flujo de calor terrestre t en la C Cuenca Llanos Orientales. O

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5.. DISCUS SIÓN

n del gradie ente geotérmico en la a cuenca de e los Llano os Orientale es, La distribución sug giere una relación enttre esta varriable y la geometría g de la cuenca. Como se obsserva en la a Figura 13 3, se registrra un incremento en el e gradiente e geotérmico haccia el orien nte del área a perforada a de la cue enca, en un na tendenciia SO. a NE, con n valores máximos m h hacia el su ur del área (Figura 13). Hacia la zona del d pie edemonte, en e donde la a profundid dad de los pozos es mayor, m dad do el espessor de la secuen ncia sedime entaria, el gradiente geotérmico o se estima a en valores enores. Estte comporta amiento ess consistente con el aumento a en n los valores me pro omedio de conductivvidad térmiica con la profundida ad, calculad dos para las form maciones geológicas g Guayabo o a Une, co omo se mu uestra en la l Figura 15. 1 Estta relación inversa en ntre la cond ductividad térmica y el e gradiente e geotérmico es predecible a partir del enunciado o de la Leyy de Fourierr. Los valo ores bajos del d adiente geo otérmico po odrían adem más estar re elacionadoss con un menor m flujo de d gra calor en dicha a zona de la a cuenca. f de callor se calcu ula para la zona del piedemonte p , entre 20 y 46 mW/m m 2. El flujo Hacia el sur--oriente de e la cuencca, en don nde el esp pesor de la l secuenccia dimentaria es considerablemente e menor (de el orden de 1 ó 2 km), la magnitu ud sed 2 dell flujo de calor c es ma ayor (entre 46 y 81m mW/m (Figura 17). Sii se tiene en e cue enta que la a conductivvidad térmicca efectiva de la cobe ertera sedimentaria se esttimó entre 1.1 y 1.5 Wm-1K-1 y que la de el basamen nto, localiza ado a men nor pro ofundidad hacia h el orie ente y sur del d área de estudio, ess del orden 5.5 Wm-1K-1, de acuerdo co on medicio ones directa as (Anexo G), G la tende encia obse ervada podrría esttar relacionada con un na desviació ón lateral a la distribución vertica al del flujo de d calor, fenóme eno conocid do como re efracción té érmica del basamento o (Beardmo ore C 2001). & Cull, No obstante, si se comp paran las magnitudes m mico (entre 34 3 de gradiente geotérm y 35.5°C/km) 3 y flujo de calor (entrre 29.4 y 47.43 4 mW/m m2) de los 4 pozos qu ue alccanzan el basamento o, localizad dos a lo la argo de la a tendencia a SO. - NE: Castilla-12, Castilla-18, C Garibay-1 y Dorotea-1, contra el e gradiente e geotérmico (en ntre 41.9 y 54.5°C/km m) y el flujo o de calor (54.8 a 80 0.33 mW/m m2) de pozos ubiicados al SE. de la zo ona perforad da de la cu uenca: Manacacias-1, Manacacia asActuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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2, SM-8, Rub biales-10 y Las Bruja as-1, queda a planteada a la posibilidad de qu ue exista un fen nómeno loccal en estta zona de e la cuencca, responsable por el aum mento de estas varia ables. Este e fenómeno o podría esstar relacio onado con la con ncentración n de elemen ntos radiacctivos por un na intrusión n granítica en esta zon na de la cuenca, como sugieren Bachu u, et al. (1995). La tendencia general de e la distribu ución espaccial tanto de el gradiente e geotérmico com mo del flujo o de calor es e consiste ente con loss estudios anteriores: a Bachu et al., a 2 reg gistraron un n valor mínimo de 29 mW/m m haccia la zona centro c del piedemonte p ey un valor máx ximo de 63 3 mW/m2 hacia h el su ur. Morettti et al., re egistraron 40 4 2 mW W/m , en el e centro norte n del piedemonte y en la depresión d p paralela a la corrdillera y 55 5 mW/m2 ha acia la parte e oriental y sur de la cuenca. c Si se tienen en cuenta a el valor promedio de flujo de d calor de la cortezza con ntinental, eq quivalente a 65 mW/m m2 ( σq= 25 5), según Po ollack et al. (1993) y la as me ediciones de flujo de calor c en cu uencas sed dimentariass subandina as de Perú ú y Bolivia (Henry y & Pollackk, 1988), en ntre 50 y 60 0 mW/m2, considerada c as por Bach hu et al. 1995, como c simillares a la de los Lla anos Orienttales, en su s litología y evo olución, los s valores de e flujo de ca alor calcula ados para la a Cuenca de d los Llano os, son n normales s. Sin emba argo a parttir de la disstribución estadística e del grupo de d 84 datos y de e la compa aración con n el valor del d flujo de e calor estimado en 42 4 mW W/m2 (σ =1 10), para escudos Pre ecámbricoss (Hamza, 2008), 2 valo ores medidos porr encima de e 55.9 mW//m2 podrían n ser consid derados anó ómalos. El valor v máxim mo de flujo de calor, ca alculado pa ara el pozo Las Brujass-1 localizad do al sur s de la cu uenca, es de d 81 mW/m m2. Aunque e este es un n valor aisla ado, con un na dife erencia de 20 mW/m2 con relacción al valo or más cercano, es muy m probab ble que e la anoma alía se ratifiq que cuando o se incluya an en el cálculo de flujo de calor al me enos 9 pozo os más (El Melón-1, Paso P Real-1, El Viento o-1, SM-4, SM-6, SM--9, SM M-11, SA-10 0 y SV-5) ta ambién loca alizados so obre la zona a de máxim mos gradien nte geo otérmico y extensión al a sur de la cuenca (ve er mapa en Anexo J). La distribución n del flujo de d calor ob btenida (Fig gura 17) po odría estar afectada, a p por i del d mecanismo de tra ansferencia a por adveccción en algunas zonas la influencia de la cuenca, como sug girió Bachu u et al., (19 995) y por el efecto de d refracció ón térm mica produ ucida por el e relieve de el basamen nto. La significancia de d estos dos fen nómenos debe ser establecida a partir de modelacción numérrica como la pla anteada por Bachu ett al. (1995)) y Sigismo ondi & Ram mos (2008 8), para cad da casso, respectivamente. No N obstante si se tien ne en cuentta el valor relativamen r nte bajjo del número de Pécclet, estima ado en valo ores máxim mos alreded dor de 10-22 y 101 (Bachu et e al., (1995 5) y los va alores relattivamente bajos b del flujo f de callor calculado para los pozzos que alcanzaron el basame ento, es probable p qu ue nguno de estos proccesos dom mine el flu ujo de calo or del sistema y qu ue nin efe ectivamente e exista una a anomalía del flujo ve ertical de ca alor al sur de d la cuenca. Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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Además de la a modelació ón sugerida a, las fases sucesivas de la imp plementació ón dell método de e cálculo de e flujo de ca alor deben ser enfocadas a la red ducción de la inccertidumbre de las va ariables gra adiente geo otérmico y conductiviidad térmicca, con n el fin de mejorar m la precisión p de e la estimacción: La reducción de la incerrtidumbre en e la estima ación del gradiente g geotérmico se pue ede lograr a partir de d la inco orporación de perfiless de temp peratura qu ue perrmitan iden ntificar cam mbios en la l pendiente, relacionados con n variaciones verrticales en la conducttividad térm mica a lo la argo de la columna littológica. De D igu ual manera, aún utilizzando el grradiente ge eotérmico aparente a (b basado en la tem mperatura de d fondo de e pozo), la a estimació ón de la tem mperatura de d formació ón pue ede ser mejorada si se implem mentan una a corrección local parra la cuenca objjeto de estudio o el le evantamien nto de la in nformación necesaria para apliccar corrrecciones como el método m Horn ner, el cua al depende de la disp ponibilidad de d me ediciones sucesivas s d tempera de atura en fu unción del tiempo, a una mism ma pro ofundidad y los tiempos de circulación del d lodo y de suspe ensión de la circculación. Dado que no se dispone e de medicio ones de la conductivid dad térmica a de todos lo os r d la incertid de dumbre en la nivveles litológicos a lo largo de los pozos, la reducción esttimación de e esta varriable depe ende de la a aplicació ón de corre elaciones de d me ediciones de conductividad con c la co omposición mineralóg gica y co on pro opiedades físicas que son reg gistradas a lo largo de toda la l secuenccia litológica del pozo, gen neralmente a intervallos de 0.5 5 ft. Los re egistros más uir estas correlacione c es son lo os emplead dos para la utilizados para constru erpretación litológica y la estimacción de la porosidad p e efectiva; ess decir, rayos inte gam mma, sónic co, neutrón nico y denssidad (Briga aud et al., 1990; Harrtmann et al., a (20 008). En la estimac ción del flujo de calor presentada a en este trabajo, t la mayor m fuen nte de incertidum mbre posible emente esttá en la uttilización de e valores de d porosida ad efe ectiva y conductividad des térmica as promediio, que co omo se de escribió en la me etodología, fueron calcculadas parra las litolog gías de cad da formació ón geológicca, a partir de valores obtenidos de d registro os petrofìssicos (ANH H-Halliburto onLan ndmark, 2006) 2 y de medicciones de e laborato orio, asum midas com mo con nductividad des térmicass de la mattriz de roca, respectiva amente. alculados a partir de d Loss valores promedio de conductividad térmica ca me ediciones sobre s muestras seca as al aire, registran desviacion nes estánd dar significativas (tabla 6). Estos E valore es promedio o, fueron uttilizados pa ara calcular la con nductividad d total (roca a saturada en e agua) en n cada litolo ogía, por aplicación a d del mo odelo de mezcla m ge eométrico. Hartman et al., (2005) identtificaron un na disminución en e la precissión del cállculo de la conductivid dad térmica a total, sob bre Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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me ediciones en muestrass secas fre ente a mediciones en muestras saturadas s e en agu ua. La mayor inc certidumbre e en las va ariables po orosidad y conductividad térmicca, seg guramente se registra an en la Forrmación Gu uayabo, para la cual se s obtuviero on poccos valores s de referen ncia (Anexo os H y G). Su alta influencia en la l estimació ón dell flujo de calor, c se de eriva del esspesor de esta forma ación geoló ógica que en e pro omedio es del orden de d 1300 m y alcanza un máxim mo de 4200 m, como se ilusstra en el Anexo A E. Otrras fuentes s de incerrtidumbre, posiblemente menoss significativas para la pre esente estim mación del flujo de ca alor, están relacionada as con la asignación a d de pro ofundidad de d topes de e formación n, la falta de e disponibilidad de infformación en e los intervalos más supe erficiales (fo ormacioness Guayabo y León) para p hacer la clasificación liitológica en n algunos pozos p y la saturación s c fluidos diferentes al con ua, para el cálculo de la conductiividad térmica total: agu Como se mue estra en la tabla de topes (Anexo o D), estos fueron tom mados de tres fue entes de información (registro os gráficoss compuestos, ANH H-Halliburto onLan ndmark, 20 006 y Faja ardo et al.., 2000), la as cuales no siemprre resultaro on coincidentes. Adicionallmente, co omo se indicó en n la meto odología, la dife erenciación n litológica basada en n un proced dimiento cu ualitativo de e análisis del d reg gistro de ra ayos gamm ma, princip palmente, se s utilizó ju unto con los topes de d form mación com mo puntos de corte para p agrupa ar y prome ediar la infformación de d con nductividad d térmica y porosidad. En n las fasses sucessivas de la imp plementació ón del mé étodo de cálculo c de flujo de calor, c la esstimación de d porrosidad y conductivvidad térmica, deberrán basarsse en pro ocedimiento os cua antitativos, a intervalos peque eños de profundidad, como ell cálculo de d porrosidad efe ectiva y obttención de la conductividad térm mica por correlación co on reg gistros físico os de pozo. Antte la falta de d disponib bilidad de información n del registtro de rayos gamma en e inte ervalos su uperficiales de algun nos pozos, sobre cuya base se hizo la clasificación litológica, se asumiero on litologíass de pozoss vecinos, en e ocasiones metros. Esttos casos son s indicad dos en la ta abla de topes loccalizados a varios kilóm de formación, presentada en el Ane exo D. Fin nalmente, existe e la possibilidad de e que el airre sature pa arcialmente e los estrato os sup periores de e la Forma ación Guayyabo. De la a misma manera, m se e espera qu ue cru udo o gas se encue entren satu urando pa arcialmente los estratos de roca resservorio en las formaciones Une e, Guadalu upe, Mirado or, Barco y Carbonerra, prin ncipalmente e. En los dos d casos, la conductividad térm mica total in n situ tendrría un valor inferior al asumido debido a que el aire y los hid drocarburos, tienen un na con nductividad d térmica in nferior a la a del agua a. Sin emb bargo, es probable p qu ue Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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dad dos los de elgados esp pesores de e acumulacción de hid drocarbuross frente a la lon ngitud total de la colum mna litológica, el efeccto del fluid do de satura ación no se ea mu uy significattivo.

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6 CO ONCLUSIONES

El flujo f de calor de la Cu uenca de lo os Llanos Orientales, O s estimó entre se e 20 y 81 8 mW W/m2, con un u valor pro omedio de 37 mW/m2. Su distrib bución espa acial describ be una a tendencia a a aumenttar hacia el sur de la cuenca. Lo os valores máximos, de d 2 ma agnitud sup perior a 56 mW/m , so on considerados anóm malos para a el grupo de d dattos de la cuenca y podrían co onsiderarse e anómalo os frente a los valores pro omedio de flujo f de calo or de escud dos Precám mbricos (42 mW/m2; σ =10). or se elaboró con basse en inform mación de 84 8 pozos. Es E El mapa de flujo de calo obable que e esta información no o sea representativa a de toda la extensió ón pro 2 perrforada de la l cuenca de d los Llano os Orientale es, cercana a 100.000 km k . Es probable que, el relieve del basamen nto cause una desvviación a la v del flujo de calor. c Sin embargo e la a tendencia general al distribución vertical el flujo de calor c en do onde el bassamento es más superficial, no se s inccremento de obsserva en lo os cuatro (4) ( pozos localizados al nororie ente (Dorote ea-1), centtro (Ga aribay-1) y occidente e (Castilla 12 y Castilla 18) de la Cuenca a, los cuales aun nque alcanzan el basa amento, tienen un flujo o de calor normal. n Al sur y suro oriente de la Cuenca de los Llanos Orientales se e registra un u fen nómeno no determinad do, responssable por el e aumento local del flujo de calo or. Es probable que éste correspond c da a zonass de conce entración de d elementos rad diactivos, posiblemen nte relacio onados co on intrusio ones granííticas, com mo sug gieren Bach hu et al. (19 995). de la cuen El gradiente g geotérmico g nca de los Llanos L Orie entales está á en el rang go enttre 8 y 59 °C/km, ° con n un valor promedio p de 27.9°C. Su S distribucción espaccial ma arca el pattrón de diistribución del flujo de calor, con una tendencia al inccremento ha acia el orien nte y sur de e la cuenca a. La conductividad efectivva promedio para la cuenca de e los Llano os está enttre W co on un valorr medio de e 1.51 W/m m°K. Esta magnitud de d 1.12 y 1.56 W/m°K, con nductividad d está relaccionada con n valores de d porosida ad relativam mente altoss y esp pesores im mportantes de arcillolittas cuya conductivida c ad térmica es baja. La L Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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porrosidad efe ectiva prom medio de la Cuenca a de los Llanos Orrientales, fu ue calculada entrre 4 y 27 %, % con un va alor promed dio de 16%. anos Orienttales, se co onfirma la tendencia t g general de la En la cuenca de los Lla con nductividad d térmica de e las rocas a aumenta ar con la ed dad y enterrramiento. De D igu ual manera se cumple e otra tende encia gene eral de la conductivida c ad térmica, a disminuir, de las l arenitass a las arcillolitas. el flujo de calor terresstre es un proceso complejo c a partir de su s El estudio de variables y fuentes de me edición porq que ésta depende d de e muchos supuestos, s d inccertidumbre, las cuale es reducen su confiab bilidad. La complejida ad de estud dio de este fenóm meno se ve reflejada en e las dos versiones v d mapa gllobal del flu del ujo de calor, cuya a diferencia a del orden de 30%, motivó m la con nformación de un nuevvo upo de trab bajo de la Comisión C Internaciona al de Flujo de Calor, en enero de d gru 200 097. El método BH HT para el cálculo c del flujo de callor, se ajusta a la disp ponibilidad de d info ormación de los pozos de petróleo, en Colo ombia. Con n base en su s aplicació ón es posible obttener un ma apa regiona al de flujo de d calor terrrestre del país. p nalmente, para p el trabajo subsigu uiente se re ecomienda: A.- La sisstematizació ón Fin de los procedimientos de e interpreta ación y proccesamiento o, B.- La do ocumentació ón e in ntegración al método de procediimientos de e corrección (topográffica y efectos de sedimenta ación – ero osión) y mo odelación de d los efecttos de tran nsferencia de d calor por adve ección y reffracción térrmica del basamento. C.- La eva aluación de la ntre conductividad térrmica y variables físiccas de los registros de d corrrelación en pozzo. D.- El aumento a de e la densid dad de información co on el fin de e confirmar la ano omalía obs servada en la cuenca a de los Lla anos Orien ntales. E.- Solicitar a la AN NH que inc cluya a la información requerida a a los pe erforadoress, perfiles de d tem mperatura, tiempos t de e circulación n de lodo, mediciones m de temperratura funció ón dell tiempo de cese de e circulación, con el fin de mejjorar la esstimación del d gra adiente geo otérmico por p aplicación del mé étodo de Horner. F.- Integrar la carracterizació ón de mineralógica de e las muesttras de núccleo correla acionarla co on las medicione es de cond ductividad térmica. t G..- Promove er el fortale ecimiento del d bajo conjun nto con la ANH y op peradores de pozos, para utilizar los pozo os trab esttratigráficos s como de e control y,, H.- Forta alecer al grrupo de tra abajo con la inte egración de e expertos en interpre etación de registros fíísicos, uso del softwa are de interpretac ción y mode elamiento matemático m .

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Minutes of thee IHFC Busiiness meetinng: M ww w.geophysik.rwth-aachenn.de/IHFC/.../2009%20IH HFC_MinuttesCapeTownn.pdf Actuualización del mapa m geotérmicoo de Colombia. Fase 2. Mapa preliminar de flujo f de calor terrestre t en la Cuennca Llanos Orieentales.

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7. AGR RADECIM MIENTOS

pende, en todas t sus fases, f de la a informació ón La ejecución de este prroyecto dep a petrolera. Los autore es agradece en a la ANH H y a la empresa Pacific de la industria Rubiales, porr suministra ar informacción y autorizar la consulta c y medición de d pro opiedades de d transfere encia de ca alor, en mue estras de núcleos de perforación p . e s sus agrade ecimientos al Dr. Va aliya Hamzza, Loss autores también expresan Ge eofísico exp perto en flujo de calor terrestre de el Observattorio Nacional de Brassil, quiien en calid dad de ase esor, contrribuyó en gran g medida al fortale ecimiento del d gru upo de trab bajo en los aspectos conceptuale c es del fenómeno del flujo f de calo or, a través t de los semin narios “El Estado Te ermal de la Tierra” y “Métodos geo otérmicos en e exploracción de hid drocarbuross” y con el suministro o de materrial bib bliográfico. El E Dr. Ham mza ilustró al a grupo de e trabajo en n aspectos prácticos de d la medición m de e la conducctividad térm mica de roccas y orienttó al mismo o, en la etap pa iniccial del proy yecto, en el e cálculo de e gradiente es geotérmicos corregiidos y el flu ujo de calor. nalmente lo os autores agradecen n a los Inge enieros Cla audia Bahamón y Jesús Fin Valencia, del EPIS, porr su dispossición y cooperación durante la consulta de d info ormación, al a Geólogo o Oscar Ca astellanos, los señore es Luis Mo ogollón, José Luiis Bayona y demás personal p de e la Litotecca Naciona al, por su amabilidad y colaboración en el sumiinistro de muestras m y al Geólogo o Juan Davvid Hincapié, r bib bliográfica de d conductivvidad térmiica de rocas. porr su contribución a la revisión

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A ANEXO A

G GUÍA METO ODOLÓGIC CA PARA LA L ESTIMA ACIÓN DEL L FLUJO DE D CALOR R TE ERRESTRE E A PARTIR DEL MÉT TODO DE TEMPERA ATURA DE FONDO DE POZO

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A ANEXO B

G GRADIENT ES GEOTÉ ÉRMICOS CALCULAD C DOS PARA A LA CUEC CA DE LOS S L LLANOS ORIENTALE O ES, A PART TIR DE TEMPERATU URAS DE FONDO F DE POZO (BHT T)

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A ANEXO C

GR RADIENTE ES GEOTÉR RMICOS CALCULAD C DOS PARA A LA CUENCA DE LOS L LLANOS OR RIENTALE ES A PARTIR DE REG GISTROS DE D TEMPER RATURA A PROF FUNDIDADES INFERIIORES A 500 5 m

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ANEXO D

D FORMAC CIONES Y DIFERENC CIACIÓN LITOLÓGIC L CA PARA TOPES DE POZO OS UTILIZA ADOS EN EL E CÁLCUL LO DE FLU UJO DE CA ALOR.

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ANEXO E

ES SPESORES DE LAS FORMACIONES GEO OLÓGICAS S EN POZO OS UTILIZA ADOS PAR RA ESTIMA ACIÓN DE FLUJO F DE CALOR

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ANEXO F

CONDUCTIV VIDAD TÉR RMICA DE PATRONE ES PARA VERIFICAC V CIÓN DE LA A CALIBRA ACIÓN DE LOS L EQUIP POS ISOMET 2104. TA ABLAS Y CARTAS C DE E CONTRO OL

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A ANEXO G

TABLA DE E MEDICIO ONES DE PROPIEDAD DES DE TR RANSFERE ENCIA DE CA ALOR SOB BRE MUES STRAS DE NÚCLEOS S DE PERFORACIÓN DE POZOS DE PET TRÓLEO EN E LA CUENCA DE LOS LLANO OS ORIENT TALES

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A ANEXO H

DATOS DE D POROS SIDAD EFE ECTIVA: CO OMPILACIÓ ÓN DE VA ALORES PR ROMEDIO A PARTIR DE REGIS STROS PET TROFÌSICO OS. COMPIILACIÓN DE D VALORE ES PROME EDIO A PARTIR DE IN NFORMES DE ANÁLISIS DE NÚC CLEOS Y OTROS O DO OCUMENTO OS

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ANEXO I

TABLA DE CÁLCU ULO DE FL LUJO DE CALOR C

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ANEXO J 1. MAPA DE GRADIEN NTE GEOTÉ ÉRMICO DE LA CUEN NCA DE LO OS LLANO OS ORIE ENTALES: POZOS. (E EN BOLSIL LLO) 2. MAPA DE GRADIEN NTE GEOTÉ ÉRMICO DE LA CUEN NCA DE LO OS LLANO OS OR RIENTALES S: PUNTOS S REPRES SENTATIVO OS EN ZON NAS DE CÚ ÚMULOS DE D DATOS.. (EN BOL LSILLO)

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A ANEXO K MAPA A DE FLUJ JO DE CAL LOR DE LA A CUENCA A DE LOS LLANOS L O ORIENTAL LES (EN N BOLSILL LO)

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