Fracturación hidráulica, una técnica de extracción de gas natural no convencional

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Elena Maganto Burgos >

La segunda revolución industrial, que tuvo lugar en el s. XIX, supuso un punto de inflexión en el patrón de consumo energético. En ese momento, el petróleo y el gas natural surgieron como combustibles, y a partir de ahí ambos han cobrado un papel clave en la obtención de energía a escala mundial.

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No obstante, con el paso de los años la demanda de energía ha ido en aumento, lo que ha ocasionado que los combustibles fósiles baratos y de fácil acceso (los llamados convencionales) hayan alcanzado su techo productivo.

A pesar de ello, los grandes demandantes continúan apostando por ellos como principal fuente de energía y por dicho motivo, se han desarrollado nuevas técnicas de obtención de hidrocarburos.

Gas pizarra, su origen

clip_image004El gas pizarra o gas esquisto (en inglés, shale gas) es un tipo de gas natural (predominantemente metano) que se encuentra atrapado entre formaciones rocosas de lutita.

clip_image006Las lutitas son un tipo de roca sedimentaria detrítica, formada por la consolidación de partículas de escaso espesor que forman capas relativamente impermeables. El tamaño medio de un poro de lutita es de 3 nm, aunque algunos llegan a medir más de 100 nm. Algunas de estas rocas pueden poseer un alto contenido en materia orgánica, lo que permite la generación de yacimientos de gas pizarra. El potencial gasífero y petrolífero de una roca de lutita depende de su volumen, riqueza orgánica (es decir, de la cantidad y tipo de materia orgánica) y del tiempo de exposición de la roca al calor.

El pequeño tamaño de grano y el escaso espacio insterticial de estas rocas, imposibilitan el ascenso del gas a la superficie. Por este motivo, para la extracción comercial de dicho gas, es necesario perforar el terreno y fracturar la roca hidráulicamente.

Fracturación hidráulica

clip_image008La fracturación hidráulica como tal no es una técnica novedosa, ya que se viene utilizando desde el año 1940, pero en este tiempo era costosa y poco eficaz. No obstante, en el año 1998, el ingeniero George Mitchell dio a conocer una forma mejorada del fracking que optimizaba el proceso. Esta mejora consistía en sustituir la inyección de simple agua en los pozos verticales, por la inyección de un cockatil de compuestos químicos tras una previa perforación horizontal del subsuelo. Por este motivo, esta técnica ha requerido importantes avances tecnológicos para su verdadero desarrollo y optimización.

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La fracturación hidráulica, en la actualidad se inicia con una perforación vertical de 1-3 Km a través de las capas de arenisca y piedra caliza del suelo, hasta alcanzar la capa de lutitas. A medida que se va realizando esta perforación, se va apuntalando el pozo y se van sellando las paredes para evitar el derrumbe de las mismas y para evitar la contaminación de acuíferos y aguas superficiales. A continuación, se realiza una perforación horizontal del terreno, que puede llegar a ser de hasta 3 Km, para maximizar el contacto con la capa de gas. Una vez que la perforación llega a la capa de gas, se detonan explosivos para provocar pequeñas fracturas en las formaciones de lutitas.

A continuación, se procede a la inyección de agua con distintos aditivos para facilitar la salida del gas a la superficie:

Inicialmente, se inyecta agua a presión con ácido clorhídrico, para limpiar el cemento que se ha utilizado en el proceso de apuntalamiento y para proporcionar un conducto abierto gracias a la disolución de carbonatos minerales. Seguidamente, se inyecta agua combinada con materiales apuntalantes, como arena fina o material cerámico, para mantener las fracturas creadas, abiertas.

Durante este proceso, también se suelen utilizar otros productos con distintos fines:

  • Biocidas basados en bromina o glutaraldehído, para evitar la contaminación del pozo, y facilitar así el proceso.
  • Etilenglicol, para evitar la precipitación de carbonatos y sulfatos que obstruyan los conductos.
  • Agentes estabilizantes de los metales, como el ácido cítrico, para mantenerlos solubilizados y evitar así su precipitación.
  • Agentes reductores de la fricción, como poliacrilamida, con el fin de reducir la presión que ejerce la bomba para introducir los líquidos a través de los conductos.

Posibles consecuencias de la fracturación hidráulica

Este tipo de hidrocarburos no convencionales se conoce desde hace bastante tiempo, pero es recientemente cuando se ha convertido para países como EEUU en importante fuente de energía. No obstante, existen dos grandes problemas asociados a la explotación de estas fuentes de energía: por un lado, la posible contaminación tanto de aguas superficiales como subterráneas, tanto por los químicos que se inyectan en los pozos, como por el metano que emerge de las formaciones rocosas. Por otro lado, se cree que tales fracturas podrían inducir aumentos de la actividad sísmica, afectando la infraestructura de la zona.

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Bibliografía

  • Holloway M.D. and O. Rudd (2013). Fracking: The Operations and environmental consequences of Hydraulic Fracturing. Scrivener Publishing.
  • So Á., Valdez Salas B., Schorr Wiener M., Carrillo Beltrán M., Ramos Irigoyen R. y M. Curiel Alvarez (2013). Materiales y corrosión en la industria de gas natural. En Valdez Salas B, Schorr Wiener M (Eds.) Corrosión y preservación de la infraestructura industrial. MoniaScience.
  • Graves, J (2012). Fracking, America’s Alternative Energy Revolution. Safe Harbor International Publishing.
  • Estrada J.H. (2012) Desarrollo del gas lutita (Shale Gas) y su impacto en el Mercado energético de México: reflexiones para Centroamérica. Naciones Unidas.
  • CYT-AR. Fuentes no convencionales de hidrocarburos. Revisado por última vez el 12 de Enero de 2015, cyt-ar.com.ar/cyt-ar/index.php/Hidrocarburo_no_convencional

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