El fracking (también conocido como fracturación hidráulica , fracking , hidrofractura o hidrofracking ) es una técnica de estimulación de pozos que implica la fractura de formaciones en un lecho de roca mediante un líquido presurizado. El proceso implica la inyección a alta presión de "fluido de fracking" (principalmente agua, que contiene arena u otros agentes de sostén suspendidos con la ayuda de agentes espesantes ) en un pozo para crear grietas en las formaciones rocosas profundas a través de las cuales pasan gas natural , petróleo y la salmuera fluirá más libremente. Cuando se elimina la presión hidráulica del pozo, pequeños granos de apuntalantes de fractura hidráulica (ya sea arena u óxido de aluminio ) mantienen abiertas las fracturas. [1]
La fracturación hidráulica comenzó como un experimento en 1947, [2] y la primera aplicación comercial exitosa siguió en 1950. Hasta 2012, se habían realizado 2,5 millones de "trabajos de fractura" en todo el mundo en pozos de petróleo y gas, más de un millón de ellos dentro de los EE. UU. [3] [4] Dicho tratamiento es generalmente necesario para lograr caudales adecuados en pozos de gas de esquisto , gas de arenas compactas , petróleo de arenas compactas y gas de vetas de carbón . [5] Algunas fracturas hidráulicas pueden formarse de forma natural en determinadas vetas o diques . [6] La perforación y la fracturación hidráulica han convertido a Estados Unidos en un importante exportador de petróleo crudo a partir de 2019, [7] pero las fugas de metano , un poderoso gas de efecto invernadero , han aumentado dramáticamente. [8] [9] El aumento de la producción de petróleo y gas a partir del auge del fracking que duró una década ha llevado a precios más bajos para los consumidores, con mínimos casi récord en la proporción de los ingresos de los hogares destinados al gasto en energía. [10] [11]
La fracturación hidráulica es muy controvertida. [12] Sus defensores defienden los beneficios económicos de los hidrocarburos más accesibles , [13] [14] así como la sustitución del carbón por gas natural , que se quema de forma más limpia y emite menos dióxido de carbono (CO 2 ), [15] [16] e independencia energética . [17] Quienes se oponen al fracking argumentan que estos se ven superados por los impactos ambientales , que incluyen la contaminación de las aguas subterráneas y superficiales , [18] la contaminación acústica y del aire , y la provocación de terremotos , junto con los peligros resultantes para la salud pública y el medio ambiente. [19] [20] Las investigaciones han encontrado efectos adversos para la salud en las poblaciones que viven cerca de sitios de fracturación hidráulica, [21] [22] incluida la confirmación de peligros químicos, físicos y psicosociales, como resultados del embarazo y el parto, migrañas, rinosinusitis crónica , enfermedades graves. fatiga, exacerbaciones del asma y estrés psicológico. [23] Se requiere el cumplimiento de la normativa y los procedimientos de seguridad para evitar mayores impactos negativos. [24]
La escala de la fuga de metano asociada con la fracturación hidráulica es incierta, y existe cierta evidencia de que la fuga puede anular cualquier beneficio del gas natural en relación con otros combustibles fósiles en materia de emisiones de gases de efecto invernadero . [25] [26]
Los aumentos en la actividad sísmica después de la fracturación hidráulica a lo largo de fallas inactivas o previamente desconocidas son causados a veces por la inyección profunda del flujo de retorno de la fracturación hidráulica (un subproducto de los pozos fracturados hidráulicamente), [27] y la salmuera de formación producida (un subproducto de los pozos fracturados y no). -pozos de petróleo y gas fracturados). [28] Por estas razones, la fracturación hidráulica está bajo escrutinio internacional, restringida en algunos países y prohibida por completo en otros. [29] [30] [31] La Unión Europea está redactando regulaciones que permitirían la aplicación controlada de la fracturación hidráulica. [32]
Las rocas que se fracturan a gran profundidad frecuentemente quedan suprimidas por la presión debido al peso de los estratos de roca suprayacentes y a la cementación de la formación. Este proceso de supresión es particularmente significativo en fracturas "por tracción" ( Modo 1 ) que requieren que las paredes de la fractura se muevan contra esta presión. La fracturación ocurre cuando la presión de los fluidos dentro de la roca supera la tensión efectiva . La tensión principal mínima se vuelve extensible y excede la resistencia a la tracción del material. [33] [34] Las fracturas formadas de esta manera generalmente están orientadas en un plano perpendicular a la tensión principal mínima y, por esta razón, las fracturas hidráulicas en los pozos se pueden utilizar para determinar la orientación de las tensiones. [35] En ejemplos naturales, como diques o fracturas llenas de venas, las orientaciones se pueden utilizar para inferir estados de tensión pasados . [36]
La mayoría de los sistemas de vetas minerales son el resultado de fracturas naturales repetidas durante períodos de presión de fluido intersticial relativamente alta . El efecto de la alta presión del fluido de los poros en el proceso de formación de sistemas de vetas minerales es particularmente evidente en las vetas de "sellado de grietas", donde el material de la veta es parte de una serie de eventos de fractura discretos, y en cada ocasión se deposita material adicional de la veta. [37] Un ejemplo de fracturación natural repetida a largo plazo son los efectos de la actividad sísmica. Los niveles de tensión aumentan y disminuyen episódicamente, y los terremotos pueden provocar la expulsión de grandes volúmenes de agua connata de las fracturas llenas de líquido. Este proceso se denomina "bombeo sísmico". [38]
Las intrusiones menores en la parte superior de la corteza , como los diques, se propagan en forma de grietas llenas de líquido. En tales casos, el fluido es magma . En rocas sedimentarias con un contenido significativo de agua, el fluido en la punta de la fractura será vapor. [39]
La fracturación como método para estimular pozos petrolíferos de roca dura y poco profundos se remonta a la década de 1860. Se utilizaron detonaciones de dinamita o nitroglicerina para aumentar la producción de petróleo y gas natural a partir de formaciones petrolíferas. El 24 de abril de 1865, el coronel Edward AL Roberts, veterano de la Guerra Civil estadounidense , recibió una patente para un " torpedo explosivo ". [40] Se empleó en Pensilvania , Nueva York , Kentucky y Virginia Occidental utilizando nitroglicerina líquida y, más tarde, solidificada . Posteriormente se aplicó el mismo método a los pozos de agua y gas. La estimulación de pozos con ácido, en lugar de fluidos explosivos, se introdujo en la década de 1930. Debido al grabado ácido , las fracturas no se cerrarían por completo, lo que provocaría un mayor aumento de la productividad. [41]
Se considera que Harold Hamm , Aubrey McClendon , Tom Ward y George P. Mitchell fueron pioneros en innovaciones de fracturación hidráulica hacia aplicaciones prácticas. [42] [43]
Floyd Farris de Stanolind Oil and Gas Corporation estudió la relación entre el rendimiento del pozo y las presiones de tratamiento . Este estudio fue la base del primer experimento de fracturación hidráulica, realizado en 1947 en el campo de gas Hugoton en el condado de Grant , en el suroeste de Kansas , por Stanolind. [5] [44] Para el tratamiento del pozo, se inyectaron 1.000 galones estadounidenses (3.800 L; 830 imp gal) de gasolina gelificada (esencialmente napalm ) y arena del río Arkansas en la formación de piedra caliza productora de gas a 2.400 pies (730 m). ). El experimento no tuvo mucho éxito ya que la capacidad de entrega del pozo no cambió apreciablemente. El proceso fue descrito con más detalle por JB Clark de Stanolind en su artículo publicado en 1948. En 1949 se emitió una patente sobre este proceso y se otorgó una licencia exclusiva a Halliburton Oil Well Cementing Company. El 17 de marzo de 1949, Halliburton realizó los dos primeros tratamientos comerciales de fracturación hidráulica en el condado de Stephens, Oklahoma , y el condado de Archer, Texas . [44] Desde entonces, la fracturación hidráulica se ha utilizado para estimular aproximadamente un millón de pozos de petróleo y gas [45] en diversos regímenes geológicos con buen éxito.
A diferencia de la fracturación hidráulica a gran escala utilizada en formaciones de baja permeabilidad, los pequeños tratamientos de fracturación hidráulica se utilizan comúnmente en formaciones de alta permeabilidad para remediar el "daño en la piel", una zona de baja permeabilidad que a veces se forma en la interfaz roca-perforación. En tales casos, la fracturación puede extenderse sólo a unos pocos pies del pozo. [46]
En la Unión Soviética , la primera fracturación con apuntalante hidráulico se llevó a cabo en 1952. Posteriormente, otros países de Europa y el norte de África emplearon técnicas de fracturación hidráulica, incluidos Noruega, Polonia, Checoslovaquia (antes de 1989), Yugoslavia (antes de 1991), Hungría, Austria y Francia. , Italia, Bulgaria, Rumania, Turquía, Túnez y Argelia. [47]
La fracturación hidráulica masiva (también conocida como fracturación hidráulica de alto volumen) es una técnica aplicada por primera vez por Pan American Petroleum en el condado de Stephens, Oklahoma , EE. UU. en 1968. La definición de fracturación hidráulica masiva varía, pero generalmente se refiere a tratamientos que inyectan más de 150 toneladas cortas. , o aproximadamente 300.000 libras (136 toneladas métricas) de apuntalante. [48]
Los geólogos estadounidenses se dieron cuenta gradualmente de que había enormes volúmenes de areniscas saturadas de gas con una permeabilidad demasiado baja (generalmente inferior a 0,1 milidarca ) para recuperar el gas de forma económica. [48] A partir de 1973, se utilizó la fracturación hidráulica masiva en miles de pozos de gas en la cuenca de San Juan , la cuenca de Denver , [49] la cuenca de Piceance , [50] y la cuenca del río Green , y en otras formaciones de roca dura del oeste de EE. UU. Otros pozos estrechos de arenisca en Estados Unidos que se hicieron económicamente viables gracias a la fracturación hidráulica masiva fueron los de Clinton-Medina Sandstone (Ohio, Pensilvania y Nueva York) y Cotton Valley Sandstone (Texas y Luisiana). [48]
La fracturación hidráulica masiva se extendió rápidamente a finales de la década de 1970 al oeste de Canadá, a las areniscas que contienen gas de Rotliegend y Carbonífero en Alemania, los Países Bajos (yacimientos de gas terrestres y marinos) y el Reino Unido en el Mar del Norte . [47]
Los pozos horizontales de petróleo o gas eran inusuales hasta finales de los años 1980. Luego, los operadores en Texas comenzaron a completar miles de pozos petroleros perforando horizontalmente en Austin Chalk y aplicando tratamientos masivos de fracturación hidráulica con agua manteca a los pozos. Los pozos horizontales demostraron ser mucho más eficaces que los verticales a la hora de producir petróleo a partir de creta compacta; [51] Los lechos sedimentarios suelen ser casi horizontales, por lo que los pozos horizontales tienen áreas de contacto mucho más grandes con la formación objetivo. [52]
Las operaciones de fracturación hidráulica han crecido exponencialmente desde mediados de la década de 1990, cuando los avances tecnológicos y los aumentos en el precio del gas natural hicieron que esta técnica fuera económicamente viable. [53]
La fracturación hidráulica de lutitas se remonta al menos a 1965, cuando algunos operadores en el campo de gas Big Sandy del este de Kentucky y el sur de Virginia Occidental comenzaron a fracturar hidráulicamente Ohio Shale y Cleveland Shale , utilizando fracturas relativamente pequeñas. Los trabajos de fracturación en general aumentaron la producción, especialmente en los pozos de menor rendimiento. [54]
En 1976, el gobierno de los Estados Unidos inició el Proyecto Eastern Gas Shales, que incluía numerosos proyectos público-privados de demostración de fracturación hidráulica. [55] Durante el mismo período, el Instituto de Investigación del Gas , un consorcio de investigación de la industria del gas, recibió la aprobación para la investigación y la financiación de la Comisión Federal Reguladora de Energía . [56]
En 1997, Nick Steinsberger, un ingeniero de Mitchell Energy (ahora parte de Devon Energy ), aplicó la técnica de fracturación en aguas resbaladizas, utilizando más agua y mayor presión de bombeo que las técnicas de fracturación anteriores, que se utilizaba en el este de Texas, en Barnett Shale, en el norte de Texas. . [52] En 1998, la nueva técnica demostró ser exitosa cuando la producción de gas de los primeros 90 días del pozo llamado SH Griffin No. 3 superó la producción de cualquiera de los pozos anteriores de la compañía. [57] [58] Esta nueva técnica de terminación hizo que la extracción de gas fuera ampliamente económica en Barnett Shale y luego se aplicó a otras lutitas, incluidas Eagle Ford y Bakken Shale . [59] [60] [61] George P. Mitchell ha sido llamado el "padre del fracking" debido a su papel en su aplicación en esquistos. [62] El primer pozo horizontal en Barnett Shale se perforó en 1991, pero no se hizo ampliamente en Barnett hasta que se demostró que el gas podía extraerse económicamente de los pozos verticales en Barnett. [52]
A partir de 2013, se está aplicando la fracturación hidráulica masiva a escala comercial a las lutitas en Estados Unidos, Canadá y China. Varios países más están planeando utilizar la fracturación hidráulica . [63] [64] [65]
Según la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), la fracturación hidráulica es un proceso para estimular un pozo de gas natural, petróleo o geotérmico para maximizar la extracción. La EPA define el proceso más amplio para incluir la adquisición de fuentes de agua, la construcción de pozos, la estimulación de pozos y la eliminación de desechos. [66]
Una fractura hidráulica se forma bombeando fluido de fracturación dentro de un pozo a una velocidad suficiente para aumentar la presión en la profundidad objetivo (determinada por la ubicación de las perforaciones del revestimiento del pozo), para exceder la del gradiente de fractura (gradiente de presión) de la roca. [67] El gradiente de fractura se define como el aumento de presión por unidad de profundidad en relación con la densidad, y generalmente se mide en libras por pulgada cuadrada, por pie cuadrado o barras. La roca se agrieta y el fluido de fractura impregna la roca extendiendo la grieta más y más, y así sucesivamente. Las fracturas se localizan a medida que la presión cae con la tasa de pérdida por fricción, que es relativa a la distancia desde el pozo. Los operadores normalmente intentan mantener el "ancho de la fractura" o ralentizar su disminución después del tratamiento, introduciendo un apuntalante en el fluido inyectado (un material como granos de arena, cerámica u otras partículas), evitando así que las fracturas se cierren cuando se detiene la inyección. y se elimina la presión. La consideración de la resistencia del apuntalante y la prevención de su falla se vuelve más importante a mayores profundidades donde la presión y las tensiones sobre las fracturas son mayores. La fractura apuntalada es lo suficientemente permeable como para permitir el flujo de gas, petróleo, agua salada y fluidos de fractura hidráulica hacia el pozo. [67]
Durante el proceso, se produce una fuga de fluido de fracturación (pérdida de fluido de fracturación del canal de fractura hacia la roca permeable circundante). Si no se controla, puede superar el 70% del volumen inyectado. Esto puede resultar en daño a la matriz de la formación, interacción adversa del fluido de la formación y alteración de la geometría de la fractura, disminuyendo así la eficiencia. [68]
La ubicación de una o más fracturas a lo largo del pozo se controla estrictamente mediante varios métodos que crean o sellan agujeros en el costado del pozo. La fracturación hidráulica se realiza en pozos entubados y se accede a las zonas a fracturar perforando el revestimiento en esos lugares. [69]
Los equipos de fracturación hidráulica utilizados en campos de petróleo y gas natural generalmente consisten en un mezclador de lodo, una o más bombas de fracturación de alta presión y alto volumen (generalmente potentes bombas triplex o quíntuplex) y una unidad de monitoreo. El equipo asociado incluye tanques de fracturación, una o más unidades para almacenamiento y manejo de apuntalante, tratamiento de hierro a alta presión [ se necesita aclaración ] , una unidad de aditivo químico (utilizada para monitorear con precisión la adición de químicos), manguera de fracturación hidráulica (mangueras flexibles de baja presión), y muchos manómetros y medidores para caudal, densidad de fluido y presión de tratamiento. [70] Los aditivos químicos suelen representar el 0,5% del volumen total del fluido. El equipo de fracturación opera en una variedad de presiones y velocidades de inyección, y puede alcanzar hasta 100 megapascales (15.000 psi) y 265 litros por segundo (9,4 pies cúbicos/s; 133 barriles estadounidenses/min). [71]
Se puede hacer una distinción entre la fracturación hidráulica convencional de bajo volumen, utilizada para estimular yacimientos de alta permeabilidad para un solo pozo, y la fracturación hidráulica no convencional de alto volumen, utilizada para completar pozos de gas compacto y gas de esquisto. La fracturación hidráulica de alto volumen generalmente requiere presiones más altas que la fracturación de bajo volumen; las presiones más altas son necesarias para expulsar mayores volúmenes de fluido y apuntalante que se extienden más lejos del pozo. [72]
La perforación horizontal implica pozos con un sondeo terminal completado como "lateral" que se extiende paralelo a la capa de roca que contiene la sustancia a extraer. Por ejemplo, los laterales se extienden de 460 a 1520 m (1500 a 5000 pies) en la cuenca Barnett Shale en Texas, y hasta 3000 m (10000 pies) en la formación Bakken en Dakota del Norte. Por el contrario, un pozo vertical solo accede al espesor de la capa de roca, generalmente de 50 a 300 pies (15 a 91 m). La perforación horizontal reduce las alteraciones de la superficie ya que se requieren menos pozos para acceder al mismo volumen de roca.
La perforación a menudo tapa los espacios porosos en la pared del pozo, reduciendo la permeabilidad en el pozo y cerca de él. Esto reduce el flujo hacia el pozo desde la formación rocosa circundante y sella parcialmente el pozo de la roca circundante. Se puede utilizar la fracturación hidráulica de bajo volumen para restaurar la permeabilidad. [73]
Los propósitos principales del fluido de fracturación son extender las fracturas, agregar lubricación, cambiar la fuerza del gel y transportar apuntalante hacia la formación. Hay dos métodos para transportar apuntalante en el fluido: de alta velocidad y de alta viscosidad . La fracturación de alta viscosidad tiende a causar grandes fracturas dominantes, mientras que la fracturación de alta velocidad (aguas resbaladizas) causa pequeñas microfracturas extendidas. [74]
Los agentes gelificantes solubles en agua (como la goma guar ) aumentan la viscosidad y suministran eficientemente apuntalante a la formación. [75]
El fluido suele ser una mezcla de agua, apuntalante y aditivos químicos . [76] Además, se pueden inyectar geles, espumas y gases comprimidos, incluidos nitrógeno , dióxido de carbono y aire. Normalmente, el 90% del fluido es agua y el 9,5% es arena y los aditivos químicos representan aproximadamente el 0,5%. [67] [77] [78] Sin embargo, los fluidos de fracturación se han desarrollado utilizando gas licuado de petróleo (GLP) y propano. Este proceso se llama fracturación sin agua . [79]
Cuando se utiliza propano, la alta presión y la alta temperatura lo convierten en vapor. Tanto el vapor de propano como el gas natural regresan a la superficie y se pueden recolectar, lo que hace [ se necesita aclaración ] más fácil de reutilizar y/o revender. Ninguno de los productos químicos utilizados volverá a la superficie. Sólo el propano utilizado retornará del que se utilizó en el proceso. [80]
El apuntalante es un material granular que evita que las fracturas creadas se cierren después del tratamiento de fracturamiento. Los tipos de apuntalante incluyen arena de sílice , arena recubierta de resina, bauxita y cerámica artificial. La elección del apuntalante depende del tipo de permeabilidad o resistencia del grano necesaria. En algunas formaciones, donde la presión es lo suficientemente grande como para triturar granos de arena de sílice natural, se pueden usar apuntaladores de mayor resistencia, como bauxita o cerámica. El apuntalante más comúnmente utilizado es arena de sílice, aunque se cree que los apuntalantes de tamaño y forma uniformes, como un apuntalante cerámico, son más efectivos. [81]
El fluido de fracturación varía según el tipo de fracturación deseado, las condiciones de los pozos específicos que se están fracturando y las características del agua. El fluido puede ser a base de gel, espuma o agua resbaladiza. La elección de fluidos implica compensaciones: los fluidos más viscosos, como los geles, son mejores para mantener el apuntalante en suspensión; mientras que los fluidos menos viscosos y de menor fricción, como el agua resbaladiza, permiten bombear el fluido a velocidades más altas, para crear fracturas más alejadas del pozo. Las propiedades materiales importantes del fluido incluyen viscosidad , pH , diversos factores reológicos y otros.
El agua se mezcla con arena y productos químicos para crear un fluido de fracturación hidráulica. Por cada fractura se utilizan aproximadamente 40.000 galones de productos químicos. [84] Un tratamiento de fractura típico utiliza entre 3 y 12 aditivos químicos. [67] Aunque puede haber fluidos de fracturación no convencionales, los aditivos químicos típicos pueden incluir uno o más de los siguientes:
La sustancia química más comúnmente utilizada para la fracturación hidráulica en los Estados Unidos en 2005-2009 fue el metanol , mientras que otras sustancias químicas más utilizadas fueron el alcohol isopropílico , el 2-butoxietanol y el etilenglicol . [86]
Los tipos de fluidos típicos son:
Para fluidos de aguas mantecosas es común el uso de barridos. Los barridos son reducciones temporales en la concentración de apuntalante, que ayudan a garantizar que el pozo no se vea abrumado por el apuntalante. [87] A medida que avanza el proceso de fracturación, a veces se añaden al fluido de fracturación agentes reductores de la viscosidad, como oxidantes y rompedores de enzimas , para desactivar los agentes gelificantes y estimular el flujo de retorno. [75] Dichos oxidantes reaccionan y descomponen el gel, reduciendo la viscosidad del fluido y asegurando que no se extraiga ningún apuntalante de la formación. Una enzima actúa como catalizador para descomponer el gel. A veces se utilizan modificadores de pH para romper la reticulación al final de un trabajo de fracturación hidráulica, ya que muchos requieren un sistema tampón de pH para mantenerse viscosos. [87] Al final del trabajo, el pozo comúnmente se lava con agua a presión (a veces mezclada con un químico reductor de fricción). Parte (pero no todo) del fluido inyectado se recupera. Este fluido se gestiona mediante varios métodos, entre ellos el control de inyección subterránea, tratamiento, descarga, reciclaje y almacenamiento temporal en fosas o contenedores. Continuamente se desarrollan nuevas tecnologías para manejar mejor las aguas residuales y mejorar su reutilización. [67]
Las mediciones de la presión y la velocidad durante el crecimiento de una fractura hidráulica, con el conocimiento de las propiedades del fluido y del apuntalante que se inyecta en el pozo, proporcionan el método más común y simple para monitorear el tratamiento de una fractura hidráulica. Estos datos, junto con el conocimiento de la geología subterránea, se pueden utilizar para modelar información como la longitud, el ancho y la conductividad de una fractura apuntalada. [67]
A veces se utiliza la inyección de trazadores radiactivos junto con el fluido de fracturación para determinar el perfil de inyección y la ubicación de las fracturas creadas. [88] Los radiotrazadores se seleccionan para que tengan una radiación fácilmente detectable, propiedades químicas apropiadas y una vida media y un nivel de toxicidad que minimicen la contaminación inicial y residual. [89] También se pueden inyectar isótopos radiactivos unidos químicamente a vidrio (arena) y/o perlas de resina para rastrear fracturas. [90] Por ejemplo, se pueden agregar al apuntalante gránulos de plástico recubiertos con 10 GBq de Ag-110 mm, o se puede etiquetar arena con Ir-192, de modo que se pueda monitorear el progreso del apuntalante. [89] También se utilizan radiotrazadores como el Tc-99m y el I-131 para medir los caudales. [89] La Comisión Reguladora Nuclear publica directrices que enumeran una amplia gama de materiales radiactivos en forma sólida, líquida y gaseosa que pueden usarse como trazadores y limitan la cantidad que puede usarse por inyección y por pozo de cada radionucleido. [90]
Una nueva técnica de monitoreo de pozos involucra cables de fibra óptica fuera de la carcasa. Utilizando la fibra óptica, se pueden medir las temperaturas en cada metro a lo largo del pozo, incluso mientras los pozos se están fracturando y bombeando. Al monitorear la temperatura del pozo, los ingenieros pueden determinar cuánto fluido de fracturación hidráulica usan las diferentes partes del pozo, así como cuánto gas natural o petróleo recolectan, durante la operación de fracturación hidráulica y cuando el pozo está produciendo. [ cita necesaria ]
Para aplicaciones más avanzadas, a veces se utiliza el monitoreo microsísmico para estimar el tamaño y la orientación de las fracturas inducidas. La actividad microsísmica se mide colocando una serie de geófonos en un pozo cercano. Al mapear la ubicación de cualquier pequeño evento sísmico asociado con la fractura en crecimiento, se infiere la geometría aproximada de la fractura. Los conjuntos de inclinómetros desplegados en la superficie o en el fondo de un pozo proporcionan otra tecnología para monitorear la tensión [91]
El mapeo microsísmico es muy similar geofísicamente a la sismología . En sismología de terremotos, los sismómetros dispersos sobre o cerca de la superficie de la Tierra registran ondas S y ondas P que se liberan durante un terremoto. Esto permite estimar el movimiento [ se necesita aclaración ] a lo largo del plano de la falla y mapear su ubicación en el subsuelo de la Tierra. Fracturación hidráulica, un aumento en la tensión de formación proporcional a la presión neta de fracturación, así como un aumento en la presión de poro debido a las fugas. [ se necesita aclaración ] [92] Las tensiones de tracción se generan delante de la punta de la fractura, generando grandes cantidades de tensión de corte . Los aumentos en la presión del agua de los poros y la tensión de la formación se combinan y afectan las debilidades cercanas a la fractura hidráulica, como fracturas naturales, juntas y planos de lecho. [93]
Los diferentes métodos tienen diferentes errores de ubicación [ se necesita aclaración ] y ventajas. La precisión del mapeo de eventos microsísmicos depende de la relación señal-ruido y de la distribución de los sensores. La precisión de los eventos localizados mediante inversión sísmica se mejora mediante sensores colocados en múltiples azimuts desde el pozo monitoreado. En una ubicación de conjunto de fondo de pozo, la precisión de los eventos mejora al estar cerca del pozo monitoreado (alta relación señal-ruido).
El monitoreo de eventos microsísmicos inducidos por la estimulación del yacimiento [ se necesita aclaración ] se ha convertido en un aspecto clave en la evaluación de las fracturas hidráulicas y su optimización. El objetivo principal del monitoreo de fracturas hidráulicas es caracterizar completamente la estructura de fractura inducida y la distribución de la conductividad dentro de una formación. El análisis geomecánico, como la comprensión de las propiedades del material de las formaciones, las condiciones in situ y las geometrías, ayuda al monitoreo al proporcionar una mejor definición del entorno en el que se propaga la red de fracturas. [94] La siguiente tarea es conocer la ubicación del apuntalante dentro de la fractura y la distribución de la conductividad de la fractura. Esto se puede monitorear utilizando múltiples tipos de técnicas para finalmente desarrollar un modelo de yacimiento que prediga con precisión el desempeño del pozo.
Desde principios de la década de 2000, los avances en la tecnología de perforación y terminación han hecho que los pozos horizontales sean mucho [ se necesita aclaración ] más económicos. Los pozos horizontales permiten una exposición mucho mayor a una formación que los pozos verticales convencionales. Esto es particularmente útil en formaciones de esquisto que no tienen suficiente permeabilidad para producir económicamente con un pozo vertical. Estos pozos, cuando se perforan en tierra, ahora suelen fracturarse hidráulicamente en varias etapas, especialmente en América del Norte. El tipo de terminación del pozo se utiliza para determinar cuántas veces se fractura una formación y en qué ubicaciones a lo largo de la sección horizontal. [95]
En América del Norte, yacimientos de esquisto como Bakken , Barnett , Montney , Haynesville , Marcellus y, más recientemente, Eagle Ford , Niobrara y Utica se perforan horizontalmente a lo largo de los intervalos de producción, se completan y se fracturan. [ cita necesaria ] El método mediante el cual se colocan las fracturas a lo largo del pozo se logra más comúnmente mediante uno de dos métodos, conocidos como "tapón y perforación" y "manguito deslizante". [96]
El pozo para un trabajo plug-and-perforado generalmente se compone de una carcasa de acero estándar, cementada o no cementada, colocada en el pozo perforado. Una vez que se ha retirado la plataforma de perforación, se utiliza un camión con cable para perforar cerca del fondo del pozo y luego se bombea el fluido de fracturación. Luego, el camión con cable coloca un tapón en el pozo para sellar temporalmente esa sección y poder tratar la siguiente sección del pozo. Se bombea otra etapa y el proceso se repite a lo largo de la longitud horizontal del pozo. [97]
El pozo para la técnica de manguito deslizante [ se necesita aclaración ] es diferente porque los manguitos deslizantes se incluyen a espaciamientos establecidos en la carcasa de acero en el momento en que se coloca en su lugar. Las mangas deslizantes suelen estar todas cerradas en este momento. Cuando el pozo se va a fracturar, el manguito deslizante inferior se abre utilizando una de varias técnicas de activación [ cita necesaria ] y se bombea la primera etapa. Una vez terminado, se abre la siguiente manga, aislando simultáneamente la etapa anterior, y se repite el proceso. Para el método del manguito deslizante, generalmente no se requiere cable. [ cita necesaria ]
Estas técnicas de terminación pueden permitir que se bombeen más de 30 etapas a la sección horizontal de un solo pozo si es necesario, lo cual es mucho más de lo que normalmente se bombearía a un pozo vertical que tuviera muchos menos pies de zona de producción expuesta. [98]
La fracturación hidráulica se utiliza para aumentar la velocidad a la que se pueden recuperar sustancias como el petróleo o el gas natural de los yacimientos naturales subterráneos. Los yacimientos son típicamente areniscas , calizas o rocas dolomitas porosas , pero también incluyen " yacimientos no convencionales ", como rocas de esquisto o lechos de carbón . La fracturación hidráulica permite la extracción de gas natural y petróleo de formaciones rocosas muy por debajo de la superficie terrestre (generalmente entre 2.000 y 6.000 m (5.000 y 20.000 pies)), que está muy por debajo de los niveles típicos de los depósitos de agua subterránea. A tal profundidad, puede haber permeabilidad o presión del yacimiento insuficientes para permitir que el gas natural y el petróleo fluyan desde la roca hacia el pozo con un alto rendimiento económico. Por lo tanto, la creación de fracturas conductoras en la roca es fundamental para la extracción de yacimientos de esquisto naturalmente impermeables. La permeabilidad se mide en el rango de microdarcy a nanodarcy. [99] Las fracturas son un camino conductor que conecta un volumen mayor de yacimiento con el pozo. El llamado "súper fracking" crea grietas más profundas en la formación rocosa para liberar más petróleo y gas, y aumenta la eficiencia. [100] El rendimiento de las perforaciones típicas de esquisto generalmente cae después del primer año o dos, pero la vida útil máxima de producción de un pozo puede extenderse a varias décadas. [101]
Si bien el principal uso industrial de la fracturación hidráulica es estimular la producción de pozos de petróleo y gas, [102] [103] [104] la fracturación hidráulica también se aplica:
Desde finales de la década de 1970, la fracturación hidráulica se ha utilizado, en algunos casos, para aumentar la producción de agua potable de pozos en varios países, incluidos Estados Unidos, Australia y Sudáfrica. [113] [114] [115]
La fracturación hidráulica se ha considerado uno de los métodos clave para extraer recursos de petróleo y gas no convencionales . Según la Agencia Internacional de Energía , se estima que los recursos restantes técnicamente recuperables de gas de esquisto ascienden a 208 billones de metros cúbicos (7.300 billones de pies cúbicos), gas de arena compacta a 76 billones de metros cúbicos (2.700 billones de pies cúbicos) y metano de yacimientos de carbón a 47. billones de metros cúbicos (1.700 billones de pies cúbicos). Como regla general, las formaciones de estos recursos tienen una permeabilidad más baja que las formaciones de gas convencionales. Por tanto, dependiendo de las características geológicas de la formación, se requieren tecnologías específicas como la fracturación hidráulica. Aunque también existen otros métodos para extraer estos recursos, como la perforación convencional o la perforación horizontal, la fracturación hidráulica es uno de los métodos clave que hace económicamente viable su extracción. La técnica de fracturación en múltiples etapas ha facilitado el desarrollo de la producción de gas de esquisto y petróleo ligero en los Estados Unidos y se cree que lo hará en otros países con recursos de hidrocarburos no convencionales. [13]
Una gran mayoría de estudios indican que la fracturación hidráulica en los Estados Unidos ha tenido hasta ahora un fuerte beneficio económico positivo. [ cita necesaria ] La Brookings Institution estima que los beneficios del gas de esquisto por sí solos han generado un beneficio económico neto de $ 48 mil millones por año. La mayor parte de este beneficio se produce en los sectores industrial y de consumo debido a los precios significativamente reducidos del gas natural. [116] Otros estudios han sugerido que los beneficios económicos son superados por las externalidades y que el costo nivelado de la electricidad (LCOE) de fuentes con menor uso intensivo de carbono y agua es menor. [117]
El principal beneficio de la fracturación hidráulica es compensar las importaciones de gas natural y petróleo, donde el costo pagado a los productores sale de la economía nacional. [118] Sin embargo, el petróleo y el gas de esquisto están altamente subsidiados en los EE. UU. y aún no han cubierto los costos de producción [119] , lo que significa que el costo de la fracturación hidráulica se paga con impuestos sobre la renta y, en muchos casos, es hasta el doble del costo. Costo pagado en la bomba. [120]
Las investigaciones sugieren que los pozos de fracturación hidráulica tienen un efecto adverso sobre la productividad agrícola en las proximidades de los pozos. [121] Un artículo encontró que "la productividad de un cultivo irrigado disminuye en un 5,7% cuando se perfora un pozo durante los meses agrícolas activos dentro de un radio de 11 a 20 km de un municipio productor. Este efecto se vuelve más pequeño y más débil a medida que la distancia entre el municipio y los pozos aumentan." [121] Los hallazgos implican que la introducción de pozos de fracturación hidráulica en Alberta le costó a la provincia $ 14,8 millones en 2014 debido a la disminución de la productividad de los cultivos, [121]
La Administración de Información Energética del Departamento de Energía de EE.UU. estima que el 45% del suministro de gas de EE.UU. provendrá de gas de esquisto para 2035 (y la gran mayoría de este sustituirá al gas convencional, que tiene una menor huella de gases de efecto invernadero). [122]
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Ha surgido un movimiento anti-fracking tanto a nivel internacional con la participación de organizaciones ambientales internacionales y naciones como Francia como a nivel local en áreas afectadas como Balcombe en Sussex, donde la protesta por la perforación de Balcombe estaba en progreso a mediados de 2013. [123] La considerable oposición contra las actividades de fracturación hidráulica en los municipios locales de los Estados Unidos ha llevado a las empresas a adoptar una variedad de medidas de relaciones públicas para tranquilizar al público, incluido el empleo de ex militares con entrenamiento en operaciones de guerra psicológica . Según Matt Pitzarella, director de comunicaciones de Range Resources , los empleados capacitados en Medio Oriente han sido valiosos para Range Resources en Pensilvania, al lidiar con reuniones municipales cargadas de emociones y asesorar a los municipios sobre zonificación y ordenanzas locales relacionadas con la fracturación hidráulica. [124] [125]
Ha habido muchas protestas dirigidas a la fracturación hidráulica. Por ejemplo, diez personas fueron arrestadas en 2013 durante una protesta contra el fracking cerca de New Matamoras, Ohio, después de que ingresaron ilegalmente a una zona de desarrollo y se engancharon a equipos de perforación. [126] En el noroeste de Pensilvania, hubo un tiroteo desde un vehículo en el sitio de un pozo, en el que alguien disparó dos rondas de un rifle de pequeño calibre en dirección a una plataforma de perforación. [127] En el condado de Washington, Pensilvania , un contratista que trabajaba en un gasoducto encontró una bomba casera que había sido colocada donde se iba a construir un gasoducto, que según las autoridades locales habría causado una "catástrofe" si no la hubieran descubierto y detonado. . [128]
El Departamento de Estado de los Estados Unidos estableció la Iniciativa Global de Gas de Esquisto para persuadir a los gobiernos de todo el mundo a que otorguen concesiones a las principales compañías de petróleo y gas para establecer operaciones de fracking. Un documento de la filtración de cables diplomáticos de Estados Unidos muestra que, como parte de este proyecto, funcionarios estadounidenses convocaron conferencias para funcionarios de gobiernos extranjeros que incluyeron presentaciones de representantes de las principales compañías de petróleo y gas y de profesionales de relaciones públicas con experiencia sobre cómo calmar a las poblaciones de objetivos. países cuyos ciudadanos eran a menudo bastante hostiles al fracking en sus tierras. El proyecto del gobierno estadounidense tuvo éxito ya que muchos países de varios continentes accedieron a la idea de otorgar concesiones para el fracking; Polonia , por ejemplo, acordó permitir el fracking por parte de las principales corporaciones de petróleo y gas en casi un tercio de su territorio. [129] El Export-Import Bank de EE.UU. , una agencia del gobierno de EE.UU., proporcionó 4.700 millones de dólares en financiación para operaciones de fracking establecidas desde 2010 en Queensland, Australia . [130]
En 2014, varios funcionarios europeos sugirieron que varias protestas importantes europeas contra la fracturación hidráulica (con éxito desigual en Lituania y Ucrania) podrían estar patrocinadas parcialmente por Gazprom , la compañía de gas controlada por el estado de Rusia. El New York Times sugirió que Rusia veía sus exportaciones de gas natural a Europa como un elemento clave de su influencia geopolítica, y que este mercado disminuiría si se adoptara la fracturación hidráulica en Europa del Este, ya que abre importantes reservas de gas de esquisto en la región. Los funcionarios rusos han hecho en numerosas ocasiones declaraciones públicas en el sentido de que la fracturación hidráulica "plantea un enorme problema medioambiental". [131]
Actualmente se está llevando a cabo fracturación hidráulica en los Estados Unidos en Arkansas, California, Colorado, Luisiana, Dakota del Norte, Oklahoma, Pensilvania, Texas, Virginia, Virginia Occidental [132] y Wyoming. Otros estados, como Alabama, Indiana, Michigan, Mississippi, Nueva Jersey, Nueva York y Ohio, están considerando o preparándose para perforar utilizando este método. Maryland [133] y Vermont han prohibido permanentemente la fracturación hidráulica, y Nueva York y Carolina del Norte han instituido prohibiciones temporales. Nueva Jersey tiene actualmente ante su legislatura un proyecto de ley para extender una moratoria de 2012 sobre la fracturación hidráulica que expiró recientemente. Aunque recientemente se levantó una moratoria sobre la fracturación hidráulica en el Reino Unido, el gobierno está actuando con cautela debido a las preocupaciones sobre los terremotos y el efecto ambiental de la perforación. Actualmente, la fracturación hidráulica está prohibida en Francia y Bulgaria. [53]
La película de Josh Fox , nominada al Premio de la Academia en 2010, Gasland [134], se convirtió en un centro de oposición a la fracturación hidráulica del esquisto. La película presentaba problemas con la contaminación del agua subterránea cerca de los pozos en Pensilvania , Wyoming y Colorado . [135] Energy in Depth , un grupo de presión de la industria del petróleo y el gas, cuestionó los hechos de la película. [136] En respuesta, se publicó en el sitio web de Gasland una refutación de las afirmaciones de inexactitud de Energy in Depth . [137] El Director de la Comisión de Conservación de Petróleo y Gas de Colorado (COGCC) se ofreció a ser entrevistado como parte de la película si podía revisar lo que se incluyó en la entrevista en la película final, pero Fox rechazó la oferta. [138] ExxonMobil , Chevron Corporation y ConocoPhillips emitieron anuncios durante 2011 y 2012 que pretendían describir los beneficios económicos y ambientales del gas natural y argumentaban que la fracturación hidráulica era segura. [139]
La película de 2012 Tierra prometida , protagonizada por Matt Damon , aborda la fracturación hidráulica. [140] La industria del gas respondió a las críticas de la película a la fracturación hidráulica con folletos y publicaciones en Twitter y Facebook . [139]
En enero de 2013, el periodista y cineasta norirlandés Phelim McAleer publicó un documental financiado colectivamente [141] llamado FrackNation como respuesta a las declaraciones hechas por Fox en Gasland , afirmando que "dice la verdad sobre el fracking para obtener gas natural". FrackNation se estrenó en AXS TV de Mark Cuban . El estreno coincidió con el estreno de Tierra Prometida . [142]
En abril de 2013, Josh Fox estrenó Gasland 2 , su "odisea internacional para descubrir un rastro de secretos, mentiras y contaminación relacionados con el fracking hidráulico". Cuestiona la descripción que hace la industria del gas natural del gas natural como una alternativa limpia y segura al petróleo como un mito, y que los pozos fracturados hidráulicamente inevitablemente tienen fugas con el tiempo, contaminando el agua y el aire, perjudicando a las familias y poniendo en peligro el clima de la Tierra con el potente gas de efecto invernadero metano. .
En 2014, Scott Cannon de Video Innovations lanzó el documental The Ethics of Fracking . La película cubre los puntos de vista políticos, espirituales, científicos, médicos y profesionales sobre la fracturación hidráulica. También profundiza en la forma en que la industria del gas presenta la fracturación hidráulica en su publicidad. [143]
En 2015, el documental canadiense Fractured Land tuvo su estreno mundial en el Festival Internacional de Documentales Canadienses Hot Docs . [144]
Normalmente, la fuente de financiación de los estudios de investigación es un punto focal de controversia. Se han expresado preocupaciones sobre la investigación financiada por fundaciones y corporaciones, o por grupos ambientalistas, que en ocasiones pueden dar lugar al menos a la apariencia de estudios poco confiables. [145] [146] Varias organizaciones, investigadores y medios de comunicación han informado dificultades para realizar y reportar los resultados de estudios sobre fracturación hidráulica debido a la presión de la industria [147] y del gobierno, [29] y expresaron preocupación por la posible censura de informes ambientales. . [147] [148] [149] Algunos han argumentado que es necesario realizar más investigaciones sobre los efectos ambientales y de salud de la técnica. [150] [151] [152] [153]
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Existe preocupación por las posibles implicaciones adversas para la salud pública de la actividad de fracturación hidráulica. [150] Una revisión de 2013 sobre la producción de gas de esquisto en los Estados Unidos afirmó que "con un número cada vez mayor de sitios de perforación, más personas corren el riesgo de sufrir accidentes y exposición a sustancias nocivas utilizadas en pozos fracturados". [154] Una evaluación de peligros de 2011 recomendó la divulgación completa de los productos químicos utilizados para la fracturación hidráulica y la perforación, ya que muchos tienen efectos inmediatos sobre la salud y muchos pueden tener efectos sobre la salud a largo plazo. [155]
En junio de 2014, Public Health England publicó una revisión de los posibles impactos en la salud pública de la exposición a contaminantes químicos y radiactivos como resultado de la extracción de gas de esquisto en el Reino Unido, basada en el examen de la literatura y los datos de países donde ya se produce la fracturación hidráulica. [151] El resumen ejecutivo del informe decía: "Una evaluación de la evidencia actualmente disponible indica que los riesgos potenciales para la salud pública derivados de la exposición a las emisiones asociadas con la extracción de gas de esquisto serán bajos si las operaciones se ejecutan y regulan adecuadamente. La mayoría La evidencia sugiere que la contaminación del agua subterránea , si ocurre, es más probable que sea causada por una fuga a través del pozo vertical. La contaminación del agua subterránea por el proceso de fracturación hidráulica subterránea en sí (es decir, la fractura del esquisto) es poco probable. Sin embargo, los derrames superficiales de "Los fluidos de fracturación hidráulica o las aguas residuales pueden afectar las aguas subterráneas, y las emisiones al aire también tienen el potencial de impactar la salud. Cuando se han identificado riesgos potenciales en la literatura, los problemas informados generalmente son el resultado de fallas operativas y un entorno regulatorio deficiente". [151] :iii
Un informe de 2012 preparado para la Dirección General de Medio Ambiente de la Unión Europea identificó riesgos potenciales para los humanos debido a la contaminación del aire y de las aguas subterráneas que plantea la fracturación hidráulica. [156] Esto dio lugar a una serie de recomendaciones en 2014 para mitigar estas preocupaciones. [157] [158] Una guía de 2012 para enfermeras pediátricas en los EE. UU. decía que la fractura hidráulica tenía un impacto negativo potencial en la salud pública y que las enfermeras pediátricas deberían estar preparadas para recopilar información sobre dichos temas a fin de abogar por una mejor salud comunitaria. [159]
Un estudio de 2017 en The American Economic Review encontró que "la perforación de pozos adicionales dentro de 1 kilómetro de la toma de un sistema de agua comunitario aumenta los contaminantes relacionados con el gas de esquisto en el agua potable". [160]
Un estudio de 2022 realizado por la Escuela de Salud Pública TH Chan de Harvard y publicado en Nature Energy encontró que las personas mayores que viven cerca o a favor del viento en el desarrollo de petróleo y gas no convencional (UOGD, por sus siglas en inglés), que involucra métodos de extracción como el fracking, tienen un mayor riesgo de sufrir una experiencia temprana. muerte en comparación con las personas mayores que no viven cerca de dichas operaciones. [161]
Las estadísticas recopiladas por el Departamento de Trabajo de EE. UU. y analizadas por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. muestran una correlación entre la actividad de perforación y el número de lesiones ocupacionales relacionadas con la perforación y accidentes automovilísticos, explosiones, caídas e incendios. [162] Los trabajadores de extracción también corren el riesgo de desarrollar enfermedades pulmonares, incluido el cáncer de pulmón y la silicosis (esta última debido a la exposición al polvo de sílice generado por la perforación de rocas y el manejo de arena). [163] El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. ( NIOSH ) identificó la exposición a la sílice en el aire como un peligro para la salud de los trabajadores que realizan algunas operaciones de fracturación hidráulica. [164] NIOSH y OSHA emitieron una alerta de peligro conjunta sobre este tema en junio de 2012. [164]
Además, la fuerza laboral de extracción corre un mayor riesgo de exposición a la radiación. Las actividades de fracking a menudo requieren perforar rocas que contienen material radiactivo natural (NORM), como radón, torio y uranio. [165]
Otro informe realizado por el Canadian Medical Journal informó que después de investigar identificaron 55 factores que pueden causar cáncer, incluidos 20 que han demostrado aumentar el riesgo de leucemia y linfoma. El análisis de Yale Public Health advierte que millones de personas que viven dentro de un radio de una milla de pozos de fracking pueden haber estado expuestas a estos químicos. [166]
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Los posibles efectos ambientales de la fracturación hidráulica incluyen emisiones al aire y cambio climático, alto consumo de agua, contaminación de las aguas subterráneas, uso de la tierra, [167] riesgo de terremotos, contaminación acústica y diversos efectos sobre la salud de los seres humanos. [168] Las emisiones al aire son principalmente metano que se escapa de los pozos, junto con las emisiones industriales de los equipos utilizados en el proceso de extracción. [156] La regulación moderna del Reino Unido y la UE exige cero emisiones de metano, un potente gas de efecto invernadero . [ cita necesaria ] El escape de metano es un problema mayor en los pozos más antiguos que en los construidos según la legislación más reciente de la UE. [156]
En diciembre de 2016, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) publicó el "Fracturamiento hidráulico para petróleo y gas: Impactos del ciclo del agua de fracturamiento hidráulico en los recursos de agua potable en los Estados Unidos (Informe final)". La EPA encontró evidencia científica de que las actividades de fracturación hidráulica pueden afectar los recursos de agua potable. [169] Algunas de las razones principales por las que el agua potable puede estar contaminada según la EPA son:
Las emisiones de gases de efecto invernadero del ciclo de vida del petróleo de esquisto son entre un 21% y un 47% más altas que las del petróleo convencional, mientras que las emisiones del gas no convencional son entre un 6% más bajas y un 43% más altas que las emisiones del gas convencional. [170]
La fracturación hidráulica utiliza entre 1,2 y 3,5 millones de galones estadounidenses (4.500 y 13.200 m 3 ) de agua por pozo, y los grandes proyectos utilizan hasta 5 millones de galones estadounidenses (19.000 m 3 ). [171] Se utiliza agua adicional cuando los pozos se refractan. [75] [172] Un pozo promedio requiere de 3 a 8 millones de galones estadounidenses (11.000 a 30.000 m 3 ) de agua durante su vida útil. [67] Según el Instituto de Estudios Energéticos de Oxford , se requieren mayores volúmenes de fluidos de fracturación en Europa, donde las profundidades de esquisto son en promedio 1,5 veces mayores que en los EE. UU. [173] El agua superficial puede estar contaminada por derrames y desechos construidos y mantenidos incorrectamente Los pozos [174] y el agua subterránea pueden contaminarse si el fluido es capaz de escapar de la formación que se está fracturando (a través de, por ejemplo, pozos abandonados , fracturas y fallas [175] ) o por el agua producida (los fluidos que regresan, que también contienen componentes disueltos como minerales y agua salada ). La posibilidad de contaminación del agua subterránea por fugas de salmuera y fluidos de fracturación a través de viejos pozos abandonados es baja. [176] [151] El agua producida se gestiona mediante inyección subterránea , tratamiento y descarga de aguas residuales municipales y comerciales , sistemas autónomos en sitios o campos de pozos y reciclaje para fracturar pozos futuros. [177] Por lo general, se recupera menos de la mitad del agua producida utilizada para fracturar la formación. [178]
En Estados Unidos hay más de 12 millones de acres que se utilizan para combustibles fósiles. Se necesitan aproximadamente 3,6 hectáreas (8,9 acres) de terreno por cada plataforma de perforación para instalaciones de superficie. Esto equivale a seis parques nacionales de Yellowstone. [179] La construcción de plataformas de pozos y estructuras de soporte fragmenta significativamente los paisajes, lo que probablemente tenga efectos negativos sobre la vida silvestre. [180] Estos sitios deben ser remediados después de que se agoten los pozos. [156] Las investigaciones indican que los efectos sobre los costos de los servicios ecosistémicos (es decir, aquellos procesos que el mundo natural proporciona a la humanidad) han alcanzado más de $250 millones por año en los EE. UU. [181] Cada plataforma de pozo (en promedio, 10 pozos por plataforma) necesita durante El proceso preparatorio y de fracturación hidráulica supone entre 800 y 2.500 días de actividad ruidosa, que afecta tanto a los residentes como a la fauna local. Además, el tráfico continuo de camiones (arena, etc.) necesario en la fracturación hidráulica genera ruido. [156] Se están realizando investigaciones para determinar si la salud humana se ha visto afectada por la contaminación del aire y del agua , y se requiere un seguimiento riguroso de los procedimientos y regulaciones de seguridad para evitar daños y gestionar el riesgo de accidentes que podrían causar daños. [151]
En julio de 2013, la Administración Federal de Ferrocarriles de EE. UU. enumeró la contaminación del petróleo por productos químicos de fracturación hidráulica como "una posible causa" de corrosión en los vagones cisterna de petróleo. [182]
En ocasiones, la fracturación hidráulica se ha relacionado con sismicidad o terremotos inducidos. [183] La magnitud de estos eventos suele ser demasiado pequeña para ser detectada en la superficie, aunque los temblores atribuidos a la inyección de fluido en los pozos de eliminación han sido lo suficientemente grandes como para haberlos sentido a menudo las personas y haber causado daños a la propiedad y posiblemente lesiones. [27] [184] [185] [186] [187] [188] Un Servicio Geológico de EE. UU. informó que hasta 7,9 millones de personas en varios estados tienen un riesgo de terremoto similar al de California, siendo la fracturación hidráulica y prácticas similares un factor de riesgo. factor contribuyente principal. [189]
Los eventos microsísmicos se utilizan a menudo para mapear la extensión horizontal y vertical de la fractura. [91] Una mejor comprensión de la geología del área que se está fracturando y utilizando para pozos de inyección puede ser útil para mitigar el potencial de eventos sísmicos significativos. [190]
La gente obtiene agua potable de aguas superficiales, que incluyen ríos y embalses, o de acuíferos subterráneos, a los que se accede mediante pozos públicos o privados. Ya hay una serie de casos documentados en los que el agua subterránea cercana ha sido contaminada por actividades de fracking, lo que ha obligado a los residentes con pozos privados a obtener fuentes externas de agua para beber y para uso diario. [191] [192]
Las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, también conocidas como "PFAS" o "sustancias químicas permanentes", se han relacionado con el cáncer y los defectos de nacimiento. Los productos químicos utilizados en el fracking permanecen en el medio ambiente. Una vez allí, esos químicos eventualmente se descompondrán en PFAS. Estos productos químicos pueden escapar de los sitios de perforación y llegar al agua subterránea. Los PFAS pueden filtrarse a pozos subterráneos que almacenan millones de galones de aguas residuales. [193]
A pesar de estas preocupaciones de salud y los esfuerzos por instituir una moratoria sobre el fracking hasta que se comprendan mejor sus efectos ambientales y de salud, Estados Unidos continúa dependiendo en gran medida de la energía de combustibles fósiles. En 2017, el 37% del consumo anual de energía de Estados Unidos se deriva del petróleo, el 29% del gas natural, el 14% del carbón y el 9% de fuentes nucleares, y solo el 11% proviene de energías renovables, como la eólica y la solar. [194]
En 2022, Estados Unidos experimentó un auge del fracking, cuando la guerra en Ucrania provocó un aumento masivo de la aprobación de nuevas perforaciones. Las perforaciones previstas liberarán 140 mil millones de toneladas de carbono, 4 veces más que las emisiones globales anuales. [195]
Los países que utilizan o consideran el uso de la fracturación hidráulica han implementado diferentes regulaciones, incluido el desarrollo de legislación federal y regional, y limitaciones de zonificación local. [196] [197] En 2011, después de la presión pública, Francia se convirtió en la primera nación en prohibir la fracturación hidráulica, basándose en el principio de precaución y en el principio de acción preventiva y correctiva de los peligros ambientales. [30] [31] [198] [199] La prohibición fue confirmada por un fallo del Consejo Constitucional de octubre de 2013 . [200] Algunos otros países, como Escocia, han impuesto una moratoria temporal a la práctica debido a preocupaciones de salud pública y una fuerte oposición pública. [201] Países como Inglaterra y Sudáfrica han levantado sus prohibiciones y han optado por centrarse en la regulación en lugar de la prohibición total. [202] [203] Alemania ha anunciado un proyecto de reglamento que permitiría el uso de fracturación hidráulica para la explotación de depósitos de gas de esquisto con excepción de las áreas de humedales . [204] En China, la regulación del gas de esquisto todavía enfrenta obstáculos, ya que tiene interrelaciones complejas con otros regímenes regulatorios, especialmente el comercio. [205] Muchos estados de Australia han prohibido permanente o temporalmente la fracturación de hidrocarburos. [ cita necesaria ] En 2019, se prohibió la fracturación hidráulica en el Reino Unido. [206]
La Unión Europea ha adoptado una recomendación sobre principios mínimos para el uso de fracturación hidráulica de alto volumen. [32] Su régimen reglamentario exige la divulgación completa de todos los aditivos. [207] En Estados Unidos, el Consejo de Protección de Aguas Subterráneas lanzó FracFocus.org, una base de datos en línea de divulgación voluntaria de fluidos de fracturación hidráulica financiada por grupos comerciales de petróleo y gas y el Departamento de Energía de Estados Unidos. [208] [209] La fracturación hidráulica está excluida de la regulación del control de inyección subterránea de la Ley de Agua Potable Segura , excepto cuando se utiliza combustible diesel . La EPA garantiza la vigilancia de la emisión de permisos de perforación cuando se emplea combustible diesel. [210]
En 2012, Vermont se convirtió en el primer estado de Estados Unidos en prohibir la fracturación hidráulica. El 17 de diciembre de 2014, Nueva York se convirtió en el segundo estado en emitir una prohibición total de cualquier fracturación hidráulica debido a los riesgos potenciales para la salud humana y el medio ambiente. [211] [212] [213]
Este artículo incorpora material de dominio público de Fracturación hidráulica para petróleo y gas: impactos del ciclo del agua de fracturación hidráulica en los recursos de agua potable en los Estados Unidos (Informe final). Agencia de Proteccion Ambiental de los Estados Unidos . Consultado el 17 de diciembre de 2016 .
{{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )El frenesí de la perforación de esquisto en el Pérmico ha permitido a Estados Unidos no sólo reducir las importaciones de petróleo crudo, sino incluso convertirse en un importante exportador [...] Las nuevas tecnologías de perforación y fracturación hidráulica ayudaron a alcanzar el precio de equilibrio
Durante gran parte del auge del fracking, la economía estadounidense creció y las emisiones disminuyeron.
Un estudio encontró que entre 2005 y 2012, el fracking creó 725.000 puestos de trabajo.
Esto se debe en gran medida a que el gas natural procedente del fracking ha desplazado al carbón en la producción de electricidad.
... las técnicas de fracturación hidráulica estimularon un auge histórico de la producción en Estados Unidos durante la década que hizo bajar los precios al consumidor, impulsó la economía nacional y reformuló la geopolítica.
Se pueden utilizar dos alternativas para transportar el apuntalante, ya sea un fluido de alta viscosidad o un alto caudal. El primero genera grandes fracturas mientras que el segundo provoca pequeñas microfracturas en la formación.
Los emisores beta, incluidos
3
H y
14
C, podrán utilizarse cuando sea factible utilizar técnicas de muestreo para detectar la presencia del radiotrazador, o cuando los cambios en la concentración de actividad puedan utilizarse como indicadores de las propiedades de interés del sistema.
Los emisores gamma, como
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La,
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Xe se utilizan ampliamente debido a la facilidad con la que pueden ser identificados y medidos.
... Para ayudar a la detección de cualquier derrame de soluciones de los emisores beta 'blandos', a veces se les añade un emisor gamma de vida media corta, como el
82
Br .
etiquetado Frac Sand...Sc-46, Br-82, Ag-110m, Sb-124, Ir-192
En nuestro trabajo para oponernos al fracking, la Fundación Park simplemente ha ayudado a alimentar un ejército de individuos y ONG's valientes, u organizaciones no gubernamentales, dijo Adelaide Park Gomer, presidenta de la fundación y heredera de Park, en un discurso a finales del año pasado.
Más de un cuarto de siglo de esfuerzos de algunos legisladores y reguladores para obligar al gobierno federal a vigilar mejor la industria se han visto frustrados, ya que los estudios de la EPA se han reducido repetidamente en su alcance y se han eliminado hallazgos importantes.
Mientras que los ambientalistas han presionado agresivamente a la agencia para que amplíe el alcance del estudio, la industria ha presionado a la agencia para que reduzca este enfoque.
El Times revisó más de 30.000 páginas de documentos obtenidos a través de solicitudes de registros abiertos de agencias estatales y federales y visitando varias oficinas regionales que supervisan las perforaciones en Pensilvania.
Algunos de los documentos fueron filtrados por funcionarios estatales o federales.
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)La hidrofractura de un pozo Marcellus horizontal puede utilizar de 4 a 8 millones de galones de agua, normalmente en aproximadamente 1 semana.
Sin embargo, según las experiencias en otros campos importantes de gas de esquisto de EE. UU., es posible que algunos pozos de Marcellus deban hidrofracturarse varias veces durante su vida productiva (normalmente de cinco a veinte años o más).
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite news}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)Ejemplos de actividades humanas que pueden provocar exposición a radionúclidos incluyen la minería, la molienda y el procesamiento de sustancias radiactivas; liberaciones de aguas residuales provenientes de la fracturación hidráulica de pozos de petróleo y gas natural... La minería y la fracturación hidráulica, o "fracking", pueden concentrar niveles de uranio (así como radio, radón y torio) en las aguas residuales...
...cada pozo requiere entre 3 y 7 millones de galones de agua para la fracturación hidráulica y se espera que el número de pozos crezca en el futuro
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