Figura 1: Amplitud de campo eléctrico de un modelo de resistividad 3D con topografía y alrededor de un reservorio. Se dan tres perfiles de vista de los componentes del campo eléctrico.
En el marco del proyecto PIXIL, investigadores del Barcelona Supercomputing Center (BSC) han investigado el potencial de la HPC y los métodos electromagnéticos para la caracterización de yacimientos geotérmicos. El resultado neto de este esfuerzo es una nueva versión de PETGEM, que es un código paralelo para el modelado de datos electromagnéticos (EM) en el contexto de la geofísica de exploración. La última versión soporta métodos EM de fuente activa (p. ej., método electromagnético de fuente controlada) y de fuente pasiva (p. ej., método magnetotelúrico).
PETGEM se enfoca en detectar y caracterizar reservorios geotérmicos (y otros recursos valiosos) basados en métodos EM y computación de alto rendimiento. Esta herramienta proporciona información clave para reducir las ambigüedades en la interpretación de conjuntos de datos geofísicos mediante el mapeo de variaciones de conductividad en el subsuelo. Basado en métodos numéricos de vanguardia, se ha demostrado que el flujo de trabajo de PETGEM es un esquema a gran escala flexible, preciso y eficiente para la solución de casos de prueba realistas en contextos marinos y terrestres.
La tarea de desarrollo e implementación de la nueva versión de PETGEM requirió la colaboración de instituciones académicas, entre las que destacan la Universitat de Barcelona, BCAM y BSC. Además, ha sido posible establecer un vínculo con el sector industrial para mejorar la herramienta tecnológica. En concreto, se ha colaborado con Geode-Solutions en el desarrollo de un demostrador para la generación de mallas adaptadas al modelado electromagnético con PETGEM. Esta colaboración entre la academia y la industria se ha formalizado mediante la firma de una licencia de uso limitado entre el BSC y Geode-solutions. Además, PETGEM ha sido seleccionado para el primer estudio de preevaluación del programa Lab-to-Market (L2M) de la Red R+D+I Energy for Society (XRE4S). El programa L2M es el programa de exploración de tecnología XRE4S. Consiste en la preselección sobre la evaluación de la tecnología, la oportunidad de mercado y el análisis del estado y la estrategia de la propiedad intelectual. De esta actividad se han derivado varias reuniones técnicas con la industria, entre las que destacan REPSOL, Mira Geoscience, EMGS y Ocean Floor Geophysics.
Las tareas de difusión de este trabajo de investigación han sido diversas y con un impacto positivo para la comunidad científica y empresas interesadas en la simulación numérica, el modelado electromagnético y su aplicación en el campo de la energía geotérmica y la geofísica de explotación en general. Las publicaciones científicas más relevantes son las siguientes:
- Castillo-Reyes, O., de la Puente, J., & Cela, J. M. (2022). HPC Geophysical Electromagnetics: A Synthetic VTI Model with Complex Bathymetry. Energies, 15(4), 1272
- Castillo-Reyes, O., Modesto, D., Queralt, P., Marcuello, A., Ledo, J., Amor-Martin, A., de la Puente, J., García-Castillo, L. E. (2022). 3D magnetotelluric modeling using high-order tetrahedral Nédélec elements on massively parallel computing platforms. Computers & Geosciences, 105030.
- Werthmüller, D., Rochlitz, R., Castillo-Reyes, O., Heagy, L. (2021). Towards an open-source landscape for 3-D CSEM modelling. Geophysical Journal International, 227(1), 644-659.
- Castillo-Reyes, O., Queralt, P., Marcuello, A., Ledo J. (2021). Land CSEM simulations and experimental test using metallic casing in a geothermal exploration context: Valles Basin (NE Spain) case study. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 60: 1-13.
- Castillo-Reyes, O., Reyes, Queralt, P., Marcuello, A., Ledo J., Mitjanas G., de la Puente J. (2020). Control Source Electromagnetic test in the Vallès Basin (Spain) for geothermal characterization: experiment setup and numerical simulations. In AGU Fall Meeting 2020. AGU.
En vista de los resultados de la investigación científica, los investigadores de BSC concluyen que las características de PETGEM satisfacen los requisitos de modelado de configuraciones CSEM/MT 3D desafiantes y arbitrarias que utilizan arquitecturas modestas de varios núcleos y clústeres de computación paralela a gran escala. La versión de código mejorada y los experimentos numéricos obtenidos en el ámbito del proyecto PIXIL resultan útiles para los geofísicos interesados en el modelado EM arbitrario de fuentes pasivas y activas en el contexto de la caracterización de yacimientos geotérmicos.