Fracking

19 04 2015

La palabra fracking es una contracción de “hydraulic fracturing” que, pocheando un poco la traducción, significa fracturamiento hidráulico. La práctica del fracking se conoce desde la década de 1940, sin embargo, era en general considerada muy cara para ser utilizada de forma rutinaria. Hoy día conforme se agotan las fuentes tradicionales de gas y petróleo y crece la economía global se ha vuelto una técnica común, sobre todo en los Estados Unidos.

Vamos por partes, ¿cómo funciona?

Los pozos tradicionales de gas y petróleo son verticales, o casi verticales y su meta es encontrar y perforar formaciones de roca porosa que contienen gas, petróleo y frecuentemente agua. Una vez que el pozo perfora estas formaciones porosas, llamadas rocas almacenadoras, en el argot de la ingeniería petrolera, la diferencia de presiones entre el fondo del pozo, a varios miles de metros de profundidad, y la superficie ocasiona que el gas o el petróleo abandone el espacio poroso de la roca, entre al pozo y fluya a la superficie. Estas rocas usualmente son arena endurecida (litificada) y a esta roca se le llama arenisca. Las areniscas son como esponjas muy duras, solo que en vez de tener aire en sus poros tienen gas, petróleo y agua. Una característica importante de estas rocas es que además de ser porosas son permeables. Esto significa que ademas de tener muchas oquedades donde pueden almacenar fluidos estas oquedades están bien conectadas y permiten que los fluidos se trasladen con facilidad dentro de ellas. Este es el tipo de pozo tradicional, que requiere de rocas con alta permeabilidad como las areniscas; pero conforme el apetito energético de la humanidad ha ido aumentado, se encuentran cada vez menos de ellos.

Hay otro tipo de rocas que también contiene hidrocarburos. Los geólogos las llaman lutitas o limolitas y son rocas formadas por el endurecimiento de sedimentos muy finos, usualmente de menos de 0.1 mm. Estas rocas, al igual que las areniscas son porosas, tienen millones de pequeñas oquedades entre sus granos y también almacena petróleo, gas y agua. Sin embargo la diferencia crítica es que la permeabilidad de las lutitas es muy, muy baja, por lo cual los fluidos en su interior no pueden trasladarse con facilidad. En épocas anteriores cuando se encontraban lutitas con petróleo se prefería no explotarlas porque, dado su baja permeabilidad, era muy difícil y muy caro extraer suficientes hidrocarburos para justificar el gasto de exploración y explotación.

Aquí entra el fracking. De forma simple, el fracking es una forma de crear fracturas en las lutitas que contienen hidrocarburos para aumentar su permeabilidad y hacer la extracción de hidrocarburos más productiva.

Esquema de la fracturación hidráulica o "fracking"

Esquema de la fracturación hidráulica o “fracking”

La figura anterior muestra de forma esquemática cómo funciona el fracking (y acá uno y otro video). Cuando el pozo alcanza la capa de lutitas (shale en inglés) que contiene los hidrocarburos gira de forma gradual hasta volverse horizontal y continua barrenando un par de kilometros más. Después se extrae la herramienta de perforación, se introducen segmentos de tubería de revestimiento y se sella el espacio entre la tubería y la roca con concreto. Hecho esto  se introducen explosivos en varios puntos del segmento horizontal y se “dispara” el pozo para crear pequeñas ranuras en la tubería de revestimeinto. Entonces comienza el fracking, hasta 8 mil millones de litros de agua mezclada con varias toneladas de arena y unos 2 mil litros de químicos se introducen con alta presión al pozo. La elevada presión de la mezcla de fluidos penetra por las ranuras en la tubería de revestimiento y genera nuevas fracturas en la roca. La arena en el fluido mantiene las fracturas abiertas y los químicos disuelven minerales, lubrican las fracturas y previene el crecimiento bacterial. hecho esto se extrae el fluido de fracking, que es almacenado en tanques especiales la superficie y con suerte comienzan entonces a fluir los hidrocarburos.

Barrenos horizontales en Glenfarne, Irlanda

Ahora, recuerden que la permeabilidad de las lutitas es muy baja y es muy difícil extraer hidrocarburos, aun con las nuevas fracturas, entonces es necesario perforar muchos de estos barrenos horizontales en la capa de lutitas y dispararlos y fracturarlos en muchos puntos para generar suficientes fracturas para extraer  gas y petróleo y así recuperar los costos de operación. El mapa anterior muestra un ejemplo de esto en Glenfarne en Irlanda donde 13 pozos verticales tienen cada uno entre 8 y 16 barrenos horizontales.

Hay tres críticas importantes al fracking, 1) que utiliza muchos recursos, 2) que contamina los acuíferos locales y 3) que genera un incremento en la sismicidad local. Es verdad que requiere de cantidades exorbitantes de agua y de energía para barrenar y bombear los fluidos con la suficiente presión para genera las fracturas. Sin embargo el gas y petróleo que se extraen de esta forma aun así generan ganancias y mientras el precio del gas y el petróleo se mantengan por encima del costo de operación del fracking seguirá habiendo compañías que utilicen esta técnica, es oferta y demanda. Creo entonces que el impacto, en cuestiones de cambio climático, del fracking es, sí, negativo, pero es similar al de cualquier otra forma de extraer hidrocarburos. Sin embargo, donde el fracking es ambientalmente nocivo es en relación a los químicos utilizados en el fluido de fracking. Pueden ser tan tóxicos que no hay forma de tratar el fluido y la única solución segura para disponer de el es almacenarlo mientras el pozo este en producción y reinyectarlo a la roca cuando concluya la producción y sellar con concreto el pozo.

Sobre la contaminación de los acuíferos mi postura es un tanto ambivalente. Los pozos fracturados usualmente se encuentran a varios miles de metro de profundidad, muy por debajo de los acuíferos. Las fracturas generadas por el fluido de fracking son varios ordenes de magnitud menores y no pueden alcanzar al acuifero. Han existido episodios de contaminación, sin duda, pero estos se deben a problemas con la calidad de las tuberías de revestimiento que perforan los acuíferos y nada tienen que ver con el fracking. De hecho muchos episodios de contaminación suceden en pozos verticales tradicionales también. Es decir, la contaminación de los acuiferos es un probema serio, pero es un problema inherente a todas las formas de explotación de hidrocarburos y no al fracking en particular.

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Aumento en la sismicidad del centro de los Estados Unidos

La objeción final, esa sí, es bien sería, que el fracking produce un incremento en la actividad sísmica de la región. Esto era controversial hace unos años pero ahora sabemos con certeza que el fracking, sin duda, incrementa la actividad sísmica de una región. Solo basta consultar el caso de Oklahoma y del centro de los Estados Unidos en general. En la figura anterior se muestran el número de sismos mayores a magnitud 3 en el centro de los EU lejos de cualquier actividad tectónica. A partir del 2001 y en particular en el 2010 hay un gran incremento en la sismicidad de la zona. Esto se debe a la frenética actividad de fracking en la región. Las fracturas generan pequeños sismos y los fluidos pueden lubricar fallas pre-existentes que rara vez generan un sismo, pero que ahora con la ayuda del fracking comienzan a despertar. En si los sismos generados son pequeños, aunque han habido sismos de hasta magnitud 6 en Oklahoma, sin embargo es difícil (más no imposible) pensar que el fracking producirá un gran sismo de magnitud 7 u 8.

Aun así, el peligro se manifiesta de otras formas. Mientras que un sismo de magnitud 5 en una región donde usualmente ocurren cómo México o California, no produce mayores daños, en el centro de los Estados Unidos es un verdadero peligro. Los códigos de construcción no contemplan este escenario y los edificios rara vez se construyen de forma sismoresistente. Un sismo que en otras partes no es de cuidado puede ser catastrófico en un lugar donde rara vez suceden. Asi mismo, este incremento en actividad sísmica ha generado mucho debate sobre como administrar el peligro sísmico. Usualmente consideramos que el peligro es mas o menos estático. Una vez que se identifican las fuentes de sismicidad podemos generar códigos de construcción y planes de respuesta. Pero con el fracking lo que observamos es que las zonas donde incrememnta la sismicidad cambian conforme las operaciones de fracking comienzan en un lado o concluyen en otro. Es decir, el peligro es ahora función del tiempo y requiere de nuevos paradigmas de respuesta.

No hay soluciones fáciles. El fracking tiene serias desventajas, es verdad, pero la economía, un poco como un adicto, requiere fuentes constantes de energía. Es importante entender el fenómeno y responder con la cabeza fría. El fracking usualmente produce discusiones acaloradas que espero puedan ser ahora discusiones mejor informadas.


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