Hidrofracturación, fracturación hidráulica, o fractura hidráulica

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Hidrofracturación, fracturación hidráulica, o fractura hidráulica es una técnica de estimulación de pozos, comúnmente denominada “fracking”, que forma parte de un proceso más amplio de desarrollo de pozos de petróleo y gas no convencionales. Durante la fracturación hidráulica, los operadores de petróleo y gas inyectan un fluido de tratamiento en un pozo de petróleo o gas a una presión lo suficientemente alta como para fracturar la roca huésped con el fin de estimular o aumentar la producción de petróleo o gas de un yacimiento de baja permeabilidad. El acoplamiento de la fracturación hidráulica y la perforación horizontal ha aumentado la producción de petróleo y gas en Estados Unidos en los últimos años.

Entre 2000 y 2015, la proporción de la producción de gas natural estadounidense procedente de pozos fracturados hidráulicamente aumentó del 7% al 67%, mientras que la proporción de la producción de petróleo crudo estadounidense procedente de pozos fracturados hidráulicamente aumentó del 2% al 50%. Sin embargo, la fracturación hidráulica también ha provocado problemas medioambientales, como el elevado consumo de agua, la migración de fluidos contaminados o gases extraños desde el pozo, la sismicidad inducida relacionada con la perturbación de fallas preexistentes por la inyección de grandes volúmenes de agua en las formaciones, y los vertidos de fluidos de fracturación hidráulica o aguas residuales. Dado que las aplicaciones de la fracturación hidráulica, los productos químicos utilizados, las cantidades de agua empleadas, los tipos de formaciones geológicas a las que se dirige y los métodos de fracturación hidráulica han cambiado con el tiempo y varían en función de la cuenca, el potencial de producción de petróleo y gas y los impactos ambientales varían en todo Estados Unidos.

Hidrofracturación, fracturación hidráulica, o fractura hidráulica

La Fractura hidráulica, en la producción de gas natural y petróleo, inyección de un fluido a alta presión en una formación rocosa subterránea para abrir fisuras y permitir que el gas o el petróleo crudo atrapado fluya a través de una tubería hasta una cabeza de pozo en la superficie. Empleada en combinación con técnicas mejoradas para perforar horizontalmente a través de capas de roca seleccionadas, la hidrofracturación ha abierto vastos depósitos de gas natural en los Estados Unidos y en otros lugares. Al mismo tiempo, el rápido aumento de esta práctica, con frecuencia en regiones sin antecedentes de perforación intensiva de petróleo y gas, ha suscitado preocupación por sus consecuencias económicas y ambientales.

El auge de una nueva tecnología

La tecnología del fraccionamiento hidráulico se ha utilizado desde el decenio de 1940, cuando se inyectaron líquidos como la gasolina y el petróleo crudo en pozos de gas y petróleo de bajo rendimiento en el centro y el sur de los Estados Unidos con el fin de aumentar su caudal.Entre las Líneas En los decenios siguientes se mejoraron las técnicas, por ejemplo, el agua tratada se convirtió en el medio de fractura preferido y se adoptó arena o materiales sintéticos finamente graduados como “soporte” para mantener abiertas las fracturas.

Puntualización

Sin embargo, la hidrofracturación no entró en su fase moderna actual hasta el decenio de 1990, cuando el uso de nuevos motores de broca dirigibles y equipo electrónico de telemedición permitió a los operadores dirigir la perforación de los pozos y vigilar el proceso de hidrofracturación con gran precisión. Poco después, se empezó a crear un mercado favorable al gas natural debido a los altos precios del petróleo crudo y a los reglamentos ambientales que desalentaban la quema de petróleo y carbón.Entre las Líneas En respuesta a estas condiciones, los promotores comenzaron a abrir los llamados yacimientos de gas no convencionales, formaciones rocosas que anteriormente habían quedado sin desarrollar porque, con los métodos de producción más antiguos, liberaban el gas contenido en ellos con demasiada lentitud o en una cantidad demasiado pequeña para ser rentables.

El gas de los depósitos no convencionales incluye el metano de los yacimientos de carbón (gas localizado en las juntas y fracturas de los filones de carbón), el “gas apretado” (gas encerrado en formaciones de arenisca o piedra caliza relativamente impermeables) y el gas de esquisto (gas incorporado en los esquistos microporosos densos). El fracturamiento se ha utilizado para recuperar todos estos tipos de gas, pero se ha practicado sobre todo en la recuperación del gas de esquisto.

▷ En este Día de 6 Mayo (1882): Ley de Exclusión China

Tal día como hoy de 1882, el presidente estadounidense Chester A. Arthur firma la Ley de Exclusión China, la primera y única ley federal importante que suspende explícitamente la inmigración de una nacionalidad específica. En 1943 tuvo lugar la derogación de esta ley, que fue -como reconoce la Secretaría de Estado americana- una decisión casi totalmente motivada por las exigencias de la Segunda Guerra Mundial, ya que la propaganda japonesa hacía repetidas referencias a la exclusión de los chinos de Estados Unidos con el fin de debilitar los lazos entre Estados Unidos y China, que entonces era su aliada. (Imagen de Wikimedia)

Perforación horizontal

La mayoría de los esquistos gaseosos se encuentran en extensos filones a cientos o miles de metros bajo la superficie. Se puede acceder a estos filones a través de perforaciones verticales convencionales, pero el método más productivo suele ser la perforación horizontal.Entre las Líneas En esta técnica se inicia un pozo de la manera tradicional, con la perforación de un agujero piloto que suele tener de 6 a 15 metros de profundidad. Éste se reviste con un tubo de acero de unos 40 a 50 cm (16 a 20 pulgadas) de diámetro, llamado revestimiento conductor, que se cementa en su lugar. A partir de ahí, el pozo se perfora en línea recta hacia abajo, pasando a través de numerosas capas de roca que pueden incluir acuíferos de agua dulce contaminados utilizados para pozos privados o para el suministro de agua municipal. Esta porción del pozo está revestida con un tubo de acero cementado llamado revestimiento de superficie. Dependiendo de las necesidades de producción o de los reglamentos ambientales, otra tubería, llamada revestimiento intermedio, puede ser cementada dentro del revestimiento de superficie.

En un “punto de arranque” predeterminado (en algunos casos por encima de la formación de esquisto, en otros casos dentro de ella), se instala una broca orientable y el pozo de perforación se gira hacia la horizontal. A partir de ahí, la perforación continúa dentro del esquisto, a veces durante otros mil metros o más. Cuando se perfora esta sección lateral del pozo, toda la perforación se reviste con otro tubo más, llamado revestimiento de producción.Entre las Líneas En muchas operaciones se puede perforar más de un pozo desde una sola superficie (o “pad”), o más de una sección lateral puede irradiar desde un solo pozo.

Fracturación hidráulica

Una vez que la perforación y la tubería de revestimiento se han completado, la tubería de producción que se encuentra en el fondo del pozo es perforada por una herramienta que dispara una serie de pequeñas cargas explosivas dirigidas a través de la pared de la tubería.Entre las Líneas En la superficie se retira el equipo de perforación y comienza el proceso de hidrofracturación. Normalmente, una flota de camiones cisterna converge en la plataforma junto con varias bombas hidráulicas montadas en remolque, mezcladoras y tanques de almacenamiento de productos químicos, un vehículo de control autónomo o un remolque cargado de equipos electrónicos y otros equipos.

La cantidad de agua dulce utilizada para fracturar un solo pozo de gas de esquisto varía enormemente, dependiendo del tamaño del pozo y de la cantidad de fractura que haya que hacer para liberar el gas: la industria y las fuentes reguladoras dan cifras que oscilan entre aproximadamente 7,5 millones y 20 millones de litros (2 millones a 5 millones de galones), lo que equivale aproximadamente al agua contenida en tres a ocho piscinas de tamaño olímpico. Los grupos ecologistas sostienen que, en las nuevas zonas en que la hidrofracturación puede crecer de forma espectacular, ese consumo puede representar un uso insostenible del agua dulce de la región.Entre las Líneas En respuesta, la industria del gas de esquisto insiste en que la hidrofracturación para el gas de esquisto consume menos agua por unidad térmica que la utilizada en la producción de carbón e incluso de petróleo convencional. El agua se obtiene de fuentes determinadas por el mercado y los reglamentos, por ejemplo, se compra del suministro de agua municipal, se bombea de los ríos o arroyos locales y se reutiliza de los trabajos de hidrofracturación anteriores. A veces se lleva por tubería directamente a la plataforma, y a menudo se almacena allí en tanques de acero o en grandes estanques poco profundos que han sido excavados del suelo y revestidos de plástico.

Utilizando agua dulce, se mezcla una mezcla de líquido y agente de sostén que consiste en un 90 por ciento de agua, menos del 10 por ciento de arena y un 0,5-2 por ciento de aditivos químicos; estos últimos incluyen agentes gelificantes, ácidos limpiadores de perforaciones, estabilizadores anticorrosivos y reductores de fricción a base de petróleo, todos combinados para producir un “agua de mar” que se considera adecuada para el trabajo en particular. Las fórmulas precisas de estos fluidos de hidrofracturación son secretos de la empresa bien guardados, aunque los tipos de compuestos químicos empleados son generalmente conocidos.

En una serie de operaciones estrechamente supervisadas, el fluido se bombea por el pozo y a través de las perforaciones de la tubería de producción a gran presión, con la suficiente potencia para ampliar y abrir las pequeñas fisuras existentes en el esquisto. Una vez que se completa la fractura, la tubería de producción se inserta en el pozo. El gas liberado de la roca fracturada entra en el tubo y fluye hacia la superficie, donde el equipo de hidrofracturación es reemplazado por una red de válvulas en la cabeza del pozo llamada “árbol de Navidad”. El fluido de hidrofracturación regresa junto con el gas y en algunos casos las salmueras de la formación de esquisto. Estos líquidos se desvían a los estanques o tanques de sedimentación para su posterior tratamiento y eliminación. Un sitio de producción terminado puede eventualmente ser despojado de toda la maquinaria y estructuras previas, dejando poco más que el árbol de Navidad (o los árboles), las conexiones a un gasoducto, los tanques para almacenar líquidos condensados y el equipo de apoyo y mantenimiento. Se rellenan los estanques de decantación no utilizados.

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Preocupaciones medioambientales

Contaminación del agua dulce

A menudo se perforan pozos de gas a través o cerca de acuíferos, y las quejas sobre el agua de pozo contaminada no son infrecuentes. Un temor que se expresa con frecuencia, especialmente en las zonas donde la hidrofracturación es nueva, es que la hidrofracturación de la roca subterránea permita que los líquidos contaminados y el gas de esquisto liberado migren hacia arriba desde el depósito de esquisto y hacia la capa freática. Los funcionarios de la industria insisten, y la mayoría de los funcionarios del medio ambiente están de acuerdo, en que esto es extremadamente improbable. Una fractura típica se hace a profundidades de 1.500 a 2.500 metros. Entre el depósito de esquisto y el suelo de un acuífero (que normalmente se encuentra a no más de unos pocos cientos de metros por debajo de la superficie) hay numerosas capas de roca que impedirían la infiltración de gas y líquido, aunque algunos científicos creen que existe la posibilidad, en algunas formaciones geológicas, de que el gas de esquisto liberado pueda seguir las fallas y fracturas existentes hasta la capa freática. Un escenario más probable sugerido por algunos científicos podría ser la difusión del gas de esquisto a través de viejos pozos en desuso que no han sido adecuadamente revestidos o tapados. Una causa de contaminación local frecuentemente documentada es el revestimiento defectuoso de la porción de un pozo de gas activo que atraviesa un acuífero, lo que permite que el gas y los líquidos de producción pasen al suministro de agua.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2024 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Gasland

En 2010, Gasland, un documental estadounidense crítico con el fracturamiento, causó sensación con su filmación de un grifo de cocina que arrojaba llamas en Fort Lupton, Colorado. El éxito de la película (que fue nominada para un Premio de la Academia) inspiró una serie de videos de imitación en Internet. Estos hechos podrían atribuirse, en efecto, a las perforaciones, que en muchas ocasiones han perturbado bolsas de gas antes desconocidas situadas cerca de los acuíferos, permitiendo que el gas metano penetre en el agua de los pozos en concentraciones superiores a las normales.

Sin embargo, esas perturbaciones pueden crearse mediante perforaciones de casi cualquier tipo, ya sea de gas, de petróleo o incluso de agua de pozo. Por esta razón, los funcionarios de la industria, si bien admiten que los procedimientos de perforación deben ajustarse a normas estrictas, insisten no obstante en que las condiciones explosivas casi con toda seguridad no serían causadas directamente por la fractura hidráulica de los depósitos de esquisto en el subsuelo profundo.

Contaminación de las aguas residuales

La perforación y el fracturamiento consumen grandes cantidades de agua dulce, y devuelven esa agua en un estado altamente contaminado. El líquido de hidrofracturación recuperado, o flowback, contiene no sólo los aditivos originales (algunos de los cuales son cancerígenos si se consumen en cantidades elevadas a lo largo del tiempo) sino también salmueras saladas del subsuelo, así como minerales procedentes de la formación que pueden incluir elementos tóxicos como el bario y el radio. A pesar de la gran cantidad de reglamentos de eliminación, la manipulación y el transporte de agua, aditivos y lodos contaminados se ven inevitablemente interrumpidos por percances y negligencias. Ocurrencias tales como fugas en las tuberías, lagunas de decantación violadas e incluso descargas intencionadas e ilegales en ríos y arroyos despiertan periódicamente la ira de los residentes, los reguladores y los activistas antiindustriales por la liberación de contaminantes en las vías fluviales.

Zonas

En las cuencas del sur de los Estados Unidos, donde se ha practicado la perforación de petróleo y gas a gran escala durante casi un siglo, el agua fracturada recuperada se transporta rutinariamente a los pozos de eliminación existentes y se bombea a las formaciones subterráneas profundas.Entre las Líneas En las nuevas zonas donde no existe infraestructura para la eliminación subterránea, el agua se lleva comúnmente como cualquier otra agua residual industrial a las plantas de tratamiento. Esto plantea el tema de la eliminación de aguas residuales.Entre las Líneas En la mayoría de los casos, las aguas residuales tratadas se liberan en las aguas superficiales mientras que todavía contienen contaminantes a niveles tolerables establecidos por las normas de contaminación locales.

Normas

Los activistas medioambientales señalan que muchas normas ni siquiera abordan algunos de los productos químicos presentes en el agua de fractura. Como resultado, la liberación de aguas residuales incluso tratadas que incluyen fluidos de hidrofracturación puede estar poniendo en peligro la vida en los ecosistemas acuáticos.Entre las Líneas En parte como respuesta a las regulaciones ambientales, los productores de gas están desarrollando varios métodos para tratar y reutilizar el flujo de retorno de las operaciones de fracking.

En los Estados Unidos, la negativa de las empresas de perforación a revelar las fórmulas de sus fluidos de hidrofracturación es un importante punto de controversia. Las leyes locales y estatales podrían obligar a los perforadores a revelar sus fórmulas, pero a nivel federal el fluido de hidrofracturación está explícitamente exento de regulación en leyes como la Ley de Agua Potable Segura de 1974. La industria del gas sostiene que la reglamentación es innecesaria, ya que los aditivos químicos del líquido de hidrofracturación son seguros y no se inyectan en ninguna parte cerca de los acuíferos. Los ecologistas, por otra parte, cuestionan los motivos de la industria del gas para negarse a divulgar sus fórmulas e insisten en que nunca se confiará en la industria mientras se niegue a hacerlo.

Actividad sísmica

La inyección de agua de hidrofracturación recuperada en los pozos de eliminación subterráneos plantea otra preocupación ambiental: la sismicidad inducida por el hombre. Todas las fracturas producen vibraciones que pueden ser detectadas por instrumentos sensibles, pero en ocasiones se ha registrado un número mayor que el habitual de pequeños temblores e incluso ligeros terremotos de magnitud 4,0 o superior en algunas zonas donde se desarrolla el gas de esquisto.Entre las Líneas En algunos casos esto ha llevado a una suspensión de la actividad de fractura.

Eliminación de Fluido

Sin embargo, una amenaza más grave, según los geólogos, es la eliminación subterránea de enormes cantidades de fluido de perforación y hidrofracturación, que puede alterar los equilibrios de presión o incluso lubricar las fallas existentes en las formaciones rocosas que ya son susceptibles de resbalar.Entre las Líneas En algunas áreas de fallas conocidas, se ha prohibido la eliminación subterránea.

Regulación

Preocupaciones ambientales como las expuestas anteriormente han llamado cada vez más la atención sobre la práctica de la fractura hidráulica, especialmente a medida que su uso ha crecido y se ha desplazado más allá de las zonas en las que se ha practicado la exploración de petróleo y gas durante generaciones.Entre las Líneas En ninguna parte es éste el caso más que en el Marcellus Shale, un vasto y rico depósito de gas de esquisto que se encuentra principalmente debajo de Pensilvania, pero que también se extiende al noreste hasta Nueva York y al suroeste hasta Ohio y Virginia Occidental, una región cubierta por las pintorescas montañas Allegheny y que es el hogar de movimientos de consumidores y ambientalistas que estaban bien establecidos mucho antes de que la hidrofracturación entrara en la zona a principios del decenio de 2000. Utilizando los registros del Departamento de Protección Ambiental de Pensilvania, las organizaciones de conservación descubrieron que los perforadores de gas de ese estado habían sido citados por violaciones de los reglamentos ambientales más de 1.600 veces entre enero de 2008 y agosto de 2010.

En julio de 2011, el Departamento de Conservación Ambiental de Nueva York (DEC), citando preocupaciones sobre el uso de agua dulce y la eliminación de aguas residuales, emitió un informe que recomendaba que se prohibieran las perforaciones horizontales y la fractura hidráulica de alto volumen en cualquier lugar de las cuencas que abastecen de agua potable a la ciudad de Nueva York y a Siracusa. El DEC también recomendó que no se permitiera la perforación a una distancia determinada de ningún acuífero primario de agua dulce y que se regulara estrictamente la compra y extracción de agua para la perforación y la hidrofracturación.Entre las Líneas En 2014, el gobernador de Nueva York Andrew Cuomo anunció la prohibición de la hidrofracturación en todo el estado, convirtiendo a Nueva York en el primer estado con reservas probadas en prohibir la práctica. Al norte de Nueva York, en el Canadá, el Ministerio de Medio Ambiente de Quebec pidió que se pusiera fin a todas las operaciones de hidrofracturación en el esquisto de Utica a lo largo del río San Lorenzo, en espera de que se realizaran nuevas investigaciones sobre los riesgos para el medio ambiente y la población.

Francia y Estados Unidos

En Francia, la perforación de prueba de las formaciones de esquisto en la pintoresca parte sudeste del país y en el norte densamente poblado alrededor de París provocó una reacción tan fuerte por parte de los grupos ambientalistas que el gobierno se vio obligado a someter la cuestión a votación en el parlamento.Entre las Líneas En junio de 2011 Francia se convirtió en el primer país del mundo en prohibir la exploración y extracción de gas y petróleo por hidrofracturación hidráulica.

Mientras tanto, en los Estados Unidos, donde la explotación del gas de esquisto es fundamental para la política energética federal, el debate sobre la hidrofracturación ha amenazado con polarizarse entre los irreconciliables campos proindustriales y ambientales, cada uno armado con su propia investigación para apoyar sus propios argumentos. Con el fin de trabajar hacia un consenso basado en datos objetivos y verificables, en 2010 el Congreso ordenó a la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) que estudiara “cualquier posible impacto de la hidrofracturación hidráulica en el agua potable y las aguas subterráneas”. Al año siguiente, la EPA decidió realizar estudios de casos de siete sitios de pozos específicos en todo el país, desde Texas a Pensilvania y Dakota del Norte.Entre las Líneas En el informe final, publicado en 2016, se constató que las diversas actividades del ciclo de hidrofracturación del agua pueden afectar a los recursos de agua potable en algunas circunstancias. También reconocía que la falta de datos de toxicidad de las sustancias químicas añadidas al agua de hidrofracturación era una limitación importante para la evaluación de la gravedad del impacto en el agua potable.

Revisión de hechos: Brite

Recursos

Véase También

Agua, asequibilidad, Escasez de agua, Tarifas, Crisis del Agua,

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