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Fracturación hidraúlica (Fracking)

Trabajo intercurricular

GONZAGA A LA VISTA • 23/06/2016

Por Gonzalo Ruiz Fornells
Alumno de 3º ESO del Colegio SAN LUIS GONZAGA, Majadahonda


Resumen

La fracturación hidráulica es una técnica para extraer gas y petróleo que ha experimentado un fuerte desarrollo en Estados Unidos durante la última década y que ha permitido acceder a yacimientos que antes no podían ser explotados.

El elevado riesgo medioambiental y para la salud humana que esta técnica presenta parece ser uno de los motivos por los que en Europa aún no se ha extendido, a pesar de los beneficios económicos que tiene. En España todavía no se ha concedido ninguna licencia para la explotación de pozos.

Palabras clave: fracturación hidráulica, hidrocarburo, yacimiento no convencional, permeabilidad, aditivo químico, independencia energética, riesgo medioambiental, barril de petróleo


Introducción

La fracturación hidráulica, expresión que en inglés se conoce como fracking, es una técnica utilizada desde hace más de setenta años en numerosos pozos de exploración y producción de hidrocarburos en todo el mundo.

Sin embargo, ha sido en la última década cuando ha experimentado un fuerte desarro-llo, al empezar a utilizarse para extraer gas y petróleo en yacimientos no convencionales que hasta la fecha no eran explotados. En general se trata de yacimientos ubicados en capas de rocas sedimentarias o metamórficas de baja porosidad y permeabilidad, lo que impide que el hidrocarburo se mueva a grandes bolsas, quedando retenido en m
últiples poros o burbujas de pequeño tamaño.





La técnica del fracking

El fracking es un proceso de estimulación que se utiliza en la extracción de hidrocarburos al objeto de mejorar la producción en una formación geológica.

En síntesis, el proceso consiste en la inyección de agua a grandes presiones, junto con arena y otros aditivos químicos, para provocar fracturas y fisuras en la roca de tamaño milimétrico y dotarla así de mayor permeabilidad. La arena queda alojada en las fracturas, manteniéndolas abiertas y permitiendo que el hidrocarburo objetivo fluya hasta el pozo. El fracking es una técnica que se emplea a escala reducida desde 1940 en pozos de hidrocarburos convencionales y que permite aumentar la productividad de los mismos.

Para la explotación de los yacimientos de hidrocarburos no convencionales se utiliza la fracturación hidráulica de alto volumen, que es la inyección en un pozo de 1.000 metros cúbicos o más de agua por fase de fracturación, o de 10.000 m3 o más de agua durante todo el proceso de fracturación. Se suele combinar con la perforación horizontal de sondeos a lo largo del yacimiento, de forma que la baja permeabilidad de la formación se compensa aumentando la superficie de contacto con el sondeo.

Fases del proceso

En primer lugar se realiza la perforación de un pozo vertical hasta la zona donde están situadas las rocas de baja permeabilidad que contienen los hidrocarburos. La pizarra es un tipo de roca muy frecuente en estas explotaciones. Una vez alcanzado este nivel -entre 1 y 5 kilómetros de profundidad-, se inicia la perforación horizontal, que puede prolongarse entre 1 y 1,5 kilómetros.

En segundo lugar se introduce en el pozo una tubería de acero, inyectándose cemento en el espacio que queda entre la tubería y las paredes del pozo, de tal manera que el pozo queda aislado. Por dentro de la tubería se introducen unos dispositivos que permiten realizar perforaciones a través de la tubería y el cemento hasta la roca que contiene los hidrocarburos.

A través de estos orificios se inyecta agua a una suficiente presión para producir pequeñas fracturas en la roca que generen un aumento de su permeabilidad. Anteriormente se han podido utilizar explosivos para generar pequeñas fracturas. El agua inyectada va acompañada de arena que permite que estas grietas no se cierren una vez que han sido abiertas. Al agua se le añaden pequeñas cantidades de productos químicos con el objeto de favorecer su inyección y penetración en las rocas a fracturar, así como eliminar bacterias y disolver algunos minerales.





Las fracturas permiten que se libere el hidrocarburo, que junto al agua, la arena y los aditivos vuelven a la superficie (vuelve entre un 15% y un 80% de la mezcla inyectada). 

Productos utilizados

En el proceso de fracturación hidráulica se inyecta una mezcla de agua y arena (98-99,5%), junto a aditivos químicos, que constituyen el 0,5-2% restante. De este modo, se utilizan concentraciones bajas de numerosos aditivos químicos dependiendo de las características del agua y de la roca que haya que estimular. Se llega a hablar de varios cientos aditivos distintos, pero no se sabe con certeza cuantos ni cuales son, porque muchas compañías explotadoras no dan esta información. En general su función es evitar que el gas y el petróleo se contaminen e impedir la corrosión, entre otras funciones. Entre los aditivos utilizados se encuentran, entre otros muchos, bencenos, xilenos o cianuros.

Los que se oponen a la utilización de la técnica del fracking sostienen que entre los aditivos se incluyen sustancias tóxicas, alergénicas y cancerígenas, dejando el subsuelo en condiciones irrecuperables.


Ventajas derivadas de su utilización

La principal ventaja que tiene la expansión del fracking es de tipo económico. La utilización de esta técnica permite acceder a nuevas bolsas de gas y petróleo imposibles de explotar de forma convencional y a un coste razonable, disminuyendo los países productores su dependencia energética del exterior.

Al mismo tiempo, el incremento de la oferta de gas y petróleo en el mundo hace que su precio pueda ir bajando, con lo que los países reducen la factura energética que tienen que pagar, beneficiándose de ello las empresas –sobre todo industrias– y particulares. Por otro lado, las zonas en las que se inicia la explotación de yacimientos de hidrocarburos no con-vencionales se benefician de un aumento de la actividad económica y el empleo, sirviendo de polo de atracción para nuevos negocios a su alrededor.

En definitiva, utilizar estos recursos atrapados en las rocas puede ayudar a los países a crear más empleo, recaudar más impuestos y tener una fuente de energía extra y con menos dependencia del exterior.


Problemas derivados de su utilización

La utilización de la fracturación hidráulica acarrea importantes problemas, que hace que tenga numerosos detractores. Son sobre todo inconvenientes de tipo medioambiental y problemas para la salud humana. Los principales son los siguientes:

Grandes necesidades de agua

El fracking utiliza grandes volúmenes de agua, lo que tiene un coste medioambiental elevado. Para fracturar un pozo se necesitan entre 9.000 y 29.000 metros cúbicos de agua, por lo que una plataforma tipo de seis pozos necesita unos 54.000 a 174.000 metros cúbicos. Estas grandes cantidades de agua deben estar almacenadas cerca del pozo, ya que la operación de fractura de cada pozo dura entre dos y cinco días y el agua tiene que estar disponible.

Contaminación de las aguas subterráneas

El fluido de retorno del fracking contiene las sustancias químicas utilizadas en el fluido de fractura, además de metales pesados y sustancias radiactivas como radón, radio o uranio, que retornan a la superficie. Si existen accidentes o malas prácticas podrían liberarse de forma incontrolada y contaminar las aguas subterráneas, teniendo sobre las personas efectos potencialmente cancerígenos.

Por otro lado, entre un 15% y un 80% del fluido que se inyecta vuelve a la superficie como agua de retorno y el resto se queda bajo tierra, conteniendo aditivos de la fractura y sus productos de transformación.

En algunos casos las aguas residuales de retorno son mínimamente procesadas antes de ser vertidas a las aguas que alimentan los suministros públicos, y a veces son retenidas en los estanques que más tarde pueden verter estos productos químicos al medio ambiente.

Contaminación atmosférica


Las fugas en los pozos de gas y en las tuberías también pueden contribuir a la contaminación del aire y a aumentar las emisiones de gases de efecto invernadero. Además, algunos estudios apuntan a que se ha registrado benceno, un agente cancerígeno, en el vapor que sale de los pozos de evaporación, donde a menudo se almacenan las aguas residuales.

Contaminación acústica y paisajística


Una plataforma de seis pozos requiere entre ocho y doce meses de perforación continua. También se necesitan alrededor de 5.000 viajes en camión para la construcción de una plataforma. Además, el paso diario de camiones y otros transportes que requiere la explotación de los pozos provoca una alta contaminación acústica.

Por otra parte, la perforación puede causar una degradación severa del paisaje por la ocupación del territorio. Normalmente en las explotaciones se instalan numerosos pozos que llegan a ocupar amplias áreas. De este modo, la degradación del hábitat afecta a las localida-des cercanas y a la fauna local.


Riesgo sísmico

Aunque no está plenamente contrastado, algunos estudios relacionan la existencia de pequeños terremotos con el empleo de las técnicas de fracturación. Se trata de pequeños movimientos locales, con bajo impacto sobre la población, pero que pueden poner en peligro las obras y conducir a determinadas contaminaciones.


El fracking en el mundo

Estados Unidos ha sido el país pionero en la utilización de la técnica del fracking y donde en la actualidad este tipo de explotaciones están más extendidas para la extracción de gas y petróleo en yacimientos no convencionales.

Según el organismo estadounidense US Energy Information Administration, Estados Unidos, Canadá, China y Argentina son los únicos cuatro países del mundo que están produciendo un volumen significativo de gas (shale gas en inglés) y petróleo (shale oil) como para ser comercializado. Estados Unidos es la primera potencia destacada en el uso de esta técnica, si bien los otros tres países citados tienen previsto seguir creciendo. 




En Estados Unidos se extrae tanto gas como petróleo, de tal modo que la mayor parte del gas ya procede de fuentes no convencionales, mientras que en el caso del petróleo todavía dominan las técnicas convencionales. Por su parte, Canadá también produce gas y petróleo, mientras que China sólo produce gas y Argentina petróleo.

Otros países que están poniendo ya en marcha exploraciones para ver la rentabilidad de proyectos de este tipo son Argelia, Australia, Colombia, México y Rusia, aunque en muchos otros se identifican cuencas con recursos de este tipo.

Impacto en la producción mundial y en el precio del petróleo

El fuerte crecimiento de la producción de petróleo en Estados Unidos con técnicas de fracking ha permitido que este país escale hasta la primera posición del ranking de países productores, desplazando a Arabia Saudí y a Rusia.





De esta forma, en 2015 Estados Unidos produjo un total de 11.644 miles de barriles diarios, incluyendo técnicas de extracción convencionales y no convencionales, lo que supuso el 13,1% del total mundial. A continuación se situaron Arabia Saudí, con 11.505 miles de barriles (el 13,0% del total) y Rusia (12,2%). En el entorno de los 4,3 millones se situaron Canadá y China, que se situaron por delante de un grupo de cuatro países entre 3 y 4 millones de barriles: Emiratos Árabes Unidos, Irán e Irak.

Por otra parte, la puesta en el mercado de un alto volumen de petróleo nuevo mediante técnicas de fracking es uno de los factores que está permitiendo que baje el precio del petróleo en el mundo, al contribuir que la oferta supere con mucho a la demanda. Otro factor que en la actualidad están debilitando el precio del petróleo es la caída de la demanda en China, que es uno de los principales países consumidores.




De esta manera el precio del barril de petróleo del tipo Brent registra una fuerte caída desde 2014, de tal modo que ha pasado de oscilar alrededor de los 120 dólares por barril en el período 2011-2013 hasta situarse por debajo de los 30 dólares a principios de 2016.

Esta situación, sin embargo, pone en aprietos a los productores que utilizan la técnica del fracking, dado que en este nivel de precios esta tecnología parece no ser rentable, por lo que si este escenario se mantiene mucho en el tiempo numerosas explotaciones estadounidenses de fracking se verán obligadas a cerrar y otras nuevas inversiones previstas se paralizarán.

El fracking en España

En España el fracking todavía no se ha implantado, pero en los últimos años se han multiplicado las peticiones para buscar gas mediante esta técnica. Las empresas interesadas en la explotación apuntan a que en España las reservas están por debajo de la media europea, pero calculan que pueden extraer gas que cubra el consumo nacional de entre cuarenta y setenta años.

Aproximadamente la mitad del gas aprovechable se concentra en la zona norte, en Cantabria, País Vasco y Castilla y León, zonas en las que existe una fuerte oposición popular a su explotación, traduciéndose por ejemplo en Cantabria en la aprobación de una moratoria contra el fracking.

La Ley de Hidrocarburos dice que si la zona que se quiere explotar está situada en más de una comunidad autónoma o linda con el mar, es el Gobierno Central quien puede otorgar autorizaciones para la exploración. Si está en el interior de una misma comunidad autónoma, es el Gobierno de la Comunidad quien es competente.

En conjunto hasta la fecha se han concedido alrededor de setenta permisos para investigación en toda España y existen otras sesenta peticiones que aún no han sido atendidas. Este tipo de permisos tienen como objetivo investigar cuánto gas existe y la viabilidad técnica, económica y medioambiental de su extracción y posterior producción. Los permisos concedidos, por tanto, no autorizan ni a extraer ni producir gas. Así, todavía no se ha concedido ningún permiso para la explotación.  


Conclusión

Los defensores de la utilización de la técnica del fracking para extraer gas y petróleo prometen grandes beneficios de tipo económico (fuente de energía extra, mayor independencia energética, aumento de la recaudación por impuestos, más empleo, etc.), asegurando al mismo tiempo que se trata de un método completamente seguro. En cambio los que están en contra pronostican importantes desastres para el medio ambiente y la salud humana, y prefieren tratar de promover en mayor medida las energías renovables que cualquier tipo de energía que tenga su origen en combustibles fósiles.

Probablemente unos y otros tengan parte de razón, y lo adecuado sería utilizar también este tipo de explotaciones una vez contrastado y mejorado el nivel de seguridad. Sin embargo, no parece probable que en Europa el fracking alcance nunca el nivel de desarrollo existente en Estados Unidos, tanto por las menores reservas de hidrocarburos existentes como porque no hay tantas zonas despobladas donde ubicar los pozos como en el continente americano.

GLOSARIO


•    Aditivo: sustancia que se agrega a otras para darles cualidades de las que carecen o para mejorar las que poseen.

•    Detractor: adversario, que se opone a una opinión descalificándola.

•    Hidrocarburo: compuesto resultante de la combinación del carbono con el hidrógeno.

•    Permeable: que puede ser penetrado o traspasado por el agua u otro fluido.

•    Petróleo del tipo Brent: es un tipo de petróleo que se extrae principalmente del Mar del Norte y que marca la referencia en los mercados europeos.

•    Sondeo: exploración de un terreno, especialmente haciendo perforaciones, con máquinas especiales para averiguar datos sobre el mismo.

•    Yacimiento: sitio donde se halla naturalmente una roca, un mineral o un fósil.


BIBLIOGRAFÍA


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http://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/24/posts/el-fracking-los-romanos-y-el-aditivo-e-412-10963
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•    Documento 5.  Última vez visitado (15/01/2016)
http://lopezdoriga.com/economia-y-finanzas/fracking-cambia-mapa-petrolero-mundial/
•    Documento 6.  Última vez visitado (15/01/2016)
http://www.20minutos.es/noticia/2653191/0/causas-efectos/crisis-petroleo-barato/perjudicados-beneficiados/



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Abstract


Fracking is a technique to extract gas and oil that has experienced a strong development in the United States during the last decade and has allowed to access to reservoirs that could not previously be used.

 Fracking has a high environmental and human health risk, so this is one of the reasons for which in Europe still has not spread, despite the economic benefits that shows. In the case of Spain, it has not been granted any license for the production in this type of well.

 Keywords: fracking, hydrocarbon, unconventional reservoir, permeability, chemical additive, energy independence, enviromental risk, barrel of oil



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