EnglishisÍslenska

Member institutions

Search in


ThesisUniversity of Iceland>Verkfræði- og náttúruvísindasvið>Meistaraprófsritgerðir>

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1946/7870

Title

Gas Chemistry of the Hellisheidi Geothermal System

Published
April 2011
Abstracts
  • A geochemical assessment of the Hellisheidi high-temperature geothermal field is presented based on the analysis of 21 wet-steam well discharges. Emphasis is placed on the chemical and physical processes that account for the concentrations of the major gases (CO2, H2S, H2 and N2). Aquifer chemical compositions were calculated from surface water and steam phase analyses and discharge enthalpies using the WATCH speciation program and phase segregation model. Under this model, discharge enthalpies in excess of that of vapor-saturated liquid at the aquifer temperature are accounted for by retention of liquid in the formation at a single pressure. Sensitivity analyses carried out to evaluate the effect of assumed phase segregation pressure on calculated concentrations of chemical components in initial aquifer fluids indicate the calculated concentrations of non-volatile components are insensitive to assumed phase segregation pressure for wells with discharge enthalpies below 2500 kJ/kg, while those of volatile components are observed to be very sensitive to the selected phase segregation pressure even at low excess enthalpies. A phase segregation pressure approximately half-way between the initial aquifer fluid and wellhead pressure is selected because the liquid saturation at this pressure corresponds well with a residual liquid saturation of 0.2-0.3.
    The calculated chemical compositions of initial aquifer fluids show a close
    approach to equilibrium with the hydrothermal alteration minerals calcite, wollastonite, epidote, clinozoisite and prehnite. The concentrations of H2S and H2 generally seem to be controlled by a mineral assemblage consisting of pyrite, pyrrhotite, prehnite and epidote. The elevated H2 concentrations found in most total aquifer fluids relative to equilibrium with liquid water indicate the presence of a small equilibrium vapor fraction in the initial aquifer fluid, approximately 0.2% by mass. In general, calculated H2 and H2S concentrations are higher in the proximity of two proposed upflow zones: 1) near the eruptive fissure of ~1100 b.p., in alignment with the axial fissure swarm from Reykjafell towards the NE 2) on the southern margin of Skardsmýrarfjall, to the southeast of Hamragil. In contrast to H2S and H2, the concentrations of CO2 and N2 are source-controlled, and the high N2 and low Cl in liquid enthalpy wells to the north define the location of a recharge zone.

  • is

    Þessi ritgerð fjallar um jarðefnafræðilega athugun á borholuvökva í háhitakerfinu á Hellisheiði. Hún er byggð á efnagreiningum á 21 sýnum af vatni og gufu úr vinnsluholum á svæðinu. Áhersla var lögð á að greina þau efna- og eðlisfræðilegu ferli sem ráða styrk algengustu gastegunda (CO2, H2S, H2 og N2) í borholuvökva. Styrkur efna í aðfærsluæðum borhola var reiknaður út frá efnagreiningum af vatns- og gufusýnum sem safnað var á holutoppi með WATCH-forritinu. Reiknað var með að aðskilnaður hama í æð væri orsök hávermis í mörgum holanna. Samkvæmt þessum reikningum er vermi holuvökva umfram vermi gufumettaðs vatns við hita í æð talinn orsakast af því að hluti vatns í þeim vökva sem upphaflega flæðir að borholu sitji eftir í æðinni með því að loða við yfirborði steinda en að öll gufan flæði inn í borholur. Gert var ráð fyrir að þessi aðskilnaður hama yrði við einn ákveðinn þrýsting. Næmisreikningar sem gerðir voru til að meta áhrif valins þrýstings fyrir aðskilnað hama á reiknaðann styrk efna í upprunalegum vökva í æð sýna að áhrifin eru lítil fyrir uppleyst steinefni, allt upp í vermi sem nemur 2500 kJ/kg. Á hinn bóginn er reiknaður styrkur gastegunda í æð næmur fyrir vali að aðskilnaðarþrýstingi. Valinn var þrýstingur fyrir aðskilnað sem liggur mitt á milli gufuþrýstings við sýnatöku annars vegar og í æð hins vegar. Ástæðan er sú að vatnsmettun við þennan þrýsting liggur á bilinu 0,2 til 0,3 en þau gildi teljast raunhæf.
    Reiknaður styrkur efna í vökva í æð sýna að vökvinn er nálægt efnajafnvægi við
    ummyndunarsteindir eins og kalsít, wollastónít, epídót og prenít. Styrkur H2S og H2 í djúpvatni virðist yfirleitt ráðast af efnajafnvægi við steindafylkið pýrít-pýrrótít-prenít-epídót. Hinn tiltölulega hái styrkur H2 í djúpvökva margra borhola er talinn stafa af djúpgufu í æð, u.þ.b. 0,2% miðað við þunga að meðaltali. Yfirleitt er reiknaður styrkur H2 og H2S hæstur í djúpvökva nálægt megin-uppstreymisrásum, þ.e.a.s. 1) nálægt sprungunni sem gaus árið 1000 frá Reykjafelli í norðausturátt, 2) við suðurrætur Skarðsmýrarfjalls í suðaustur frá Hamragili. Andstætt þessu ræðst styrkur CO2 og N2 í aðfærsluæðum borhola af flæði þeirra í jarðhitavökvann og hinn hái styrkur N2 og lágur styrkur Cl in holum með vökvavermi nyrst á vinnslusvæði Hellisheiðar er talinn endurspegla írennsli í svæðið.

Issued Date
13/04/2011


Artifacts
Name[Sortable]Size[Sortable]Visibility[Sortable]Description[Sortable]Format
SamScottThesis.pdf8.11MBOpen Complete Text PDF View/Open