La fracturación hidráulica es la ruptura selectiva de formaciones geológicas de baja permeabilidad mediante la inyección a alta presión de un fluido destinado a agrietar y micro-agrietar la roca. Este fracturamiento puede realizarse cerca de la superficie, oa gran profundidad (más de 1 km , o incluso más de 4 km en el caso del gas de esquisto ), y desde pozos verticales, inclinados u horizontales.
Esta técnica relativamente antigua (1947), inventada para depósitos de hidrocarburos convencionales, ha visto renovado su interés por su asociación con la perforación horizontal (desarrollada a partir de 1980). Es el control paulatino de la rentabilidad económica de esta asociación de yacimientos no convencionales lo que ha guiado el reciente desarrollo de la explotación de estos últimos: ha hecho accesibles recursos que antes eran inaccesibles o que no habrían sido explotables. costos y lentamente.
Se lleva a cabo fracturando la roca por esfuerzo mecánico utilizando un fluido inyectado a alta presión desde un pozo superficial, para aumentar su macroporosidad y, en menor medida, su microporosidad. El fluido puede ser agua, lodos o fluido técnico cuya viscosidad se ha ajustado.
Cuando la presión del fluido, inyectado a la profundidad deseada, excede la creada en el punto de aplicación por el peso de las rocas ubicadas arriba, se inician una o más fracturas; más exactamente, cuando la presión excede la del agua de los poros en la roca. Las fracturas que se ensanchan con la inyección continua del líquido, pueden luego extenderse, posiblemente a varios cientos de metros, siempre que se mantenga el suministro de líquido; la dirección que pueden tomar las fracturas es, por supuesto, objeto de estudios preliminares, pero está lejos de ser totalmente controlable.
Para evitar que la red de fracturas se cierre sobre sí misma cuando cae la presión, el fluido se enriquece (alrededor del 10%) en apuntalantes: polvos de materiales duros, principalmente granos de arena tamizada, o microperlas de cerámica. Estos rellenarán las fracturas y, una vez colocados y recomprimidos por el peso de las rocas, constituirán un medio suficientemente poroso para permitir la posterior circulación de los productos a extraer. El fluido inyectado también contiene una mezcla compleja de productos de la industria química (típicamente 0,5% en total), extraída de una lista de más de 750 referencias comerciales. Estos incluyen aditivos adecuados para fracturar rocas existentes y, a menudo, biocidas . Estos están destinados a prevenir el desarrollo de posibles bacterias que complicarían el proceso de extracción. (Estas bacterias se alimentan de compuestos químicos presentes en el subsuelo, en particular sulfuro de hidrógeno , hierro disuelto , etc.)
Normalmente, una operación de fracturación individual se lleva a cabo en unas pocas horas, excepcionalmente varios días, y una gran cantidad de fracturas se escalonan a lo largo del mismo pozo horizontal único. Finalmente, durante la fase de extracción, estas áreas de grietas artificiales regularmente espaciadas permitirán drenar volúmenes de rocas relativamente lejos del eje del pozo. Pero poco más: las zonas extraíbles quedan confinadas a la proximidad de las grietas así creadas, la impermeabilidad de la roca reanudando rápidamente más allá. Como resultado, la productividad de un pozo fracturado cae bastante rápidamente con el tiempo: una cuarta parte de los volúmenes recuperados se recuperan en el primer año, la productividad cae al 10% después de cinco años.
El uso principal de estas técnicas es estimular la velocidad y extensión del drenaje de gas o petróleo de un pozo, en reservorios de roca de baja permeabilidad (p. Ej., Esquisto) que, sin esta técnica, no produciría casi nada.
Cuando los hidrocarburos quedan atrapados dentro de la propia matriz de la roca, la fracturación hidráulica facilita el acceso a una mayor parte del depósito. Asociado con otras técnicas que utilizan un cóctel de productos químicos añadidos al fluido de fracturación, también facilita la desorción y luego la recuperación del gas o petróleo que había estado atrapado durante millones de años en la propia matriz de la roca (lutitas, lutitas bituminosas de carácter escamoso y naturalmente inadecuado para una filtración rápida).
Desde finales de los años 2000-2010, estas técnicas han provocado una controversia en América del Norte , que parece extenderse por todo el mundo, mientras grandes operadores industriales se preparan para explotar nuevos campos de petróleo y gas en los fondos marinos profundos , en Alaska , Canadá. Y el resto del mundo.
Para esta técnica, también hablamos de "hidrofracturamiento" o "fracturamiento hidrosilíceo" (o incluso " trabajos de fracturamiento" , fracturamiento en la industria, o más en general "fracturamiento hidráulico" , o "fracturamiento hidráulico masivo" ( Massive Hydraulic Fracturing o MHF para Angloparlantes ), que no debe confundirse con la hidrofractura natural (crioplastia) que resulta, en la superficie, del efecto del agua helada atrapada en una roca.
Según el sitio web de la empresa Halliburton , uno de los mayores operadores en este campo, la idea de impulsar la productividad de la perforación mediante fracturamiento por alta presión fue lanzada por la propia multinacional Halliburton en la década de 1940 , con un primer experimento en 1947. en Kansas en nombre de la empresa de petróleo y gas Stanolind Oil and Gas Corp. .
En 1957, el proceso se mejoró con nuevas bombas y compresores que permitieron alcanzar presiones más altas. En 1972, el grupo Halliburton perfeccionó su proceso Waterfrac . Seis años después, Esso Resources Canada está probando un pozo horizontal en Cold Like Leming (experimentando con drenaje por gravedad asistido térmicamente de petróleo pesado muy viscoso), y Arco está rejuveneciendo eficazmente sus pozos de "alta GOR" ( Pozos de alta relación gas / petróleo). ; alta proporción de gas a petróleo) al agregar pozos horizontales el año siguiente, al mismo tiempo que se resuelve un problema de conificación ("gasconing"). En 1980, Texaco Canadá completó un programa de perforación de arenas petrolíferas poco profundas y no consolidadas en el depósito de Athabasca .
De 1979 a 1983, mientras se excavaban pozos horizontales en los países del Este, en Europa Occidental, Elf-Aquitaine , en conjunto con IFP, perforaron cuatro pozos horizontales en depósitos de petróleo, tres de los cuales estaban ubicados en el continente en Francia ( Lacq 90, Lacq 91, Castera-Lou 110H en Francia); el cuarto (Rospo Mare 6D) se extiende en Italia frente a la costa en el embalse kárstico del campo Rospo Mare (área italiana del Mar Adriático ). En las primeras pruebas de pozos horizontales en Rospo Mare , la productividad fue 20 veces mayor que la de los pozos verticales en los países vecinos. En 1986 y 1987, luego de 2004 a 2008, se llevaron a cabo varias operaciones en Seine-et-Marne bajo el control de DREAL y DRIEE .
Desde la excavación de su primer pozo horizontal, el grupo Halliburton habría realizado más de 1 millón de operaciones, lo que habría permitido extraer más de 17 mil millones de metros cúbicos de gas. Pero si bien su "uso seguro y eficiente nunca ha sido más importante que ahora" , se destaca por sus impactos socioambientales que parecen mayores de lo esperado (contaminación del agua, aire y suelos, e impactos en la salud y el clima). En 1974 , cuando se votó la nueva ley de aguas, no se tuvo en cuenta la fracturación hidráulica y sus riesgos. Poco después (en 1979 ), comenzó la exploración y el inicio de la minería a gran escala en Texas (en un depósito llamado " Barnett Shale " )
El primer uso industrial de la fracturación hidráulica se remonta a más de un siglo. Se describe en un boletín del Servicio Geológico de EE. UU. En 1903 , según TL Watson.Antes de eso, la fracturación hidráulica se ha utilizado (y todavía se usa) en las carreras de Mount Airy (cerca de Mount Airy, en Carolina del Norte ) para romper el granito y separarlo más fácilmente que con explosivos de los cantos rodados del lecho rocoso.
La primera prueba de fracturamiento hidráulico profundo (sin perforación horizontal) tuvo como objetivo estimular un pozo de petróleo y gas natural . Habría sido probado por primera vez en los Estados Unidos , en 1947, por la empresa Halliburton . Su desarrollo comercial siguió rápidamente, a partir de 1949 . Debido a su eficiencia, esta técnica fue rápidamente adoptada por otras empresas, para su uso hoy en todo el mundo, en decenas de miles de pozos de petróleo y gas cada año.
Los muchos geólogos que trabajaron para compañías petroleras en el llamado período del oro negro ya conocen ejemplos naturales de fractura por presión o depresión interna en el lecho rocoso. En una falla natural, la introducción de una solución hidrotermal bajo una presión superior a la del agua de los poros (aquí contenida en los poros de la roca) provoca la fractura. Tales fenómenos pueden ser volcánicos originales , eustáticos , tectónicos o resultar de movimientos geológicos y reequilibrios. Son fenómenos de fracturación “hidráulica” natural (en el sentido general y mecánico de la palabra hidráulica , donde la presión hidráulica puede no provenir del agua, sino también del barro, lavas o rocas ígneas).
Los más espectaculares son los “ diques ”. Estas láminas rocosas, a veces delgadas, a veces de varios metros de espesor, pueden cruzarse (posiblemente en ángulo recto) con otras capas geológicas rocosas, lo que las diferencia de los " antepechos " donde la roca ígnea sólo se ha insinuado entre dos lechos rocosos preexistentes.
En estos dos últimos casos, no es agua, sino roca magmática, líquida porque en fusión, la que ha fragmentado o simplemente llenado la red fracturada. Una vez que la roca se ha enfriado, la integridad física del lecho rocoso se restablece en cierta medida, incluso se refuerza.
Por el contrario, la fracturación hidráulica, tal como se practica industrialmente en la actualidad, tiene como objetivo romper la integridad del lecho rocoso, de forma duradera, mediante la inserción de arena o materiales especiales destinados a evitar el cierre de la red de fractura. A muy pequeña escala, muy localmente y en la superficie, ciertos sistemas de géiseres podrían inducir fenómenos de microfractura hidráulica, pero sin comparación con la fracturación producida a gran profundidad utilizando bombas hidráulicas modernas.
El hombre conoce desde hace mucho tiempo la fracturación, por congelación, de ciertas calizas gelificantes (fenómeno utilizado por los agricultores durante siglos para la producción de enmiendas calizas en zonas frías o templadas, pero temido por los constructores que no utilizaron estas calizas). enterrado en los cimientos ( protección contra heladas ), o protegido del frío en el corazón del equipamiento de muros de fortificación). Los hombres prehistóricos, para producir menhires ya sabían utilizar muescas cortadas en granito , en las que clavamos un trozo de madera seca, luego regamos para que se hinche hasta el punto de partirse el granito. La idea de usar presión para partir o fragmentar rocas es, por tanto, antigua, pero su uso a gran profundidad requería potentes bombas hidráulicas (montadas en camiones) y medios para sellar adecuadamente las bocas de pozo, medios que antes no existían.
Rápidamente tuvimos la idea de inyectar arena en las fracturas y microfisuras producidas por el fluido de fractura. En la década de 1970 aparecieron en el mercado nuevos agentes de retención ( apuntalante ), de alta resistencia, con cerámica ( sinterizada ). Probados en el laboratorio en sistemas de fracturamiento de 2.750 ma 5.800 m de profundidad, se sabe que mantienen mejor las fracturas abiertas al resistir mejor la compresión y altas presiones (más de 76 MPa), mientras resisten los ácidos introducidos en los fluidos de fracturamiento o presentes en el depósito. En el laboratorio, se resisten a presiones muy altas y no pierden ninguna de sus cualidades a temperaturas de 150 ° C . Son microporosos y de varios diámetros y colores. Su densidad puede ser la misma que la de las arenas que se utilizaron anteriormente. Más allá de ciertas presiones, es el material rocoso el que choca alrededor de los apuntalantes.
Para que estos pozos fueran rentables, todavía era necesario inventar y dominar la perforación horizontal, que a menudo reemplaza ventajosamente a varios pozos verticales y que, desde un solo pozo vertical, puede drenar varias capas de un yacimiento "multicapa" . habla entonces de "pozos multilaterales", de los cuales las versiones más modernas y complejas están en espinas).
La primera perforación horizontal voluntaria y exitosa sería la de un pozo excavado por Elf-Aquitaine , Lacq-90 , en el sur de Francia, realizado en junio de 1980 , seguido por Lacq-91 , Casteralou (Francia), Rospomare-6d ( Italia) y Pelican Lake (Canadá). Diez años después, se perforaron cientos de pozos horizontales cada año, y luego se perforarán cientos cada año, luego miles en los años 2007-2010, gracias a los avances en la química y física de los lodos y fluidos de perforación. avances en prospección subterránea y costa afuera , motores de fondo de pozo , combinados con dispositivos de geoposicionamiento subterráneo continuo para perforar pozos de curvatura de radio bajo. Al mismo tiempo, con el avance de las computadoras y los programas informáticos, el modelado también ha progresado. Todas estas condiciones fueron necesarias para que la fracturación fuera “útil” y “rentable” (en las condiciones económicas, técnicas y legales del momento) para explotar recursos fósiles cada vez más distantes y fuertemente atrapados en la roca.
En cuanto a los apuntalantes , es necesario subrayar la evolución de la tecnología, consistente en utilizar desde los años 80 bolas cerámicas electrofundidas a base de sílice y zirconio , fabricadas por la empresa francesa “Société Européenne des Produits Réfractaires” con el nombre comercial ZIRPROP. Estos productos se describen en particular en la patente europea nº 52537.
La medición de los impactos ambientales negativos surgió primero en América del Norte y luego se extendió a Europa.
Elle porte sur les impacts directs et indirects de cette nouvelle forme d'exploitation d'énergies fossiles et particulièrement sur les dégradations environnementales (des écosystèmes, des nappes, de l'air, des eaux souterraines et de surface, du sol et du sous- suelo) ; Se han identificado casos sospechosos de contaminación de las aguas subterráneas en los Estados Unidos. En particular, se culpa a la falla en la cementación en las partes superiores del pozo y no a la técnica de fracturamiento hidráulico en sí. Los mantos freáticos se encuentran a un kilómetro de profundidad de las zonas explotadas, lo que hace que el riesgo de contaminación directa sea muy hipotético.
Además, los impactos a medio y largo plazo del deep fracking no parecen haber sido objeto de estudios publicados, e incluso dentro de las administraciones, pueden existir conflictos de interés o divergencias de puntos de vista entre departamentos responsables de medio ambiente , agua potable o evaluación ambiental , y los responsables (en el estado de Nueva York, por ejemplo) de garantizar energía abundante y barata o una industria próspera.
El documental Gasland presentó imágenes de casos muy preocupantes de contaminación por perforación y / o fracturamiento y levantamiento de fluidos de gas, por ejemplo en la red de agua potable doméstica y en los pozos superficiales de una ciudad de Colorado ( una investigación realizada por Colorado Oil y la Comisión de Conservación de Gas habrían demostrado posteriormente que este caso particular se debió al metano presente de forma natural en el agua y no a la técnica de fracturación hidráulica ). En otras áreas de explotación de gas de fracturamiento hidráulico, atestigua problemas crónicos de salud en la población, etc.
Pueden provenir de fugas en el suelo, de pozos y durante el transporte, y agravación del efecto invernadero por el uso de gas natural.
En 2012, la naturaleza masiva de las fugas de metano fue confirmada por los análisis llevados a cabo en 2011-2012 en la cuenca de gas Denver-Julesburg (Colorado) en operación; casi el 4% de la producción se pierde en la atmósfera, sin siquiera tener en cuenta otras pérdidas aguas abajo de la red (fugas de los sistemas de almacenamiento, ductos y distribución). Estos números confirman la evaluación de Howarth de 2011, que había sido cuestionada por la industria del gas y algunos académicos.
La fracturación hidráulica produce las primeras liberaciones irregulares (burbujas de gas y "eructos de producción" que las empresas de gas liberan al aire al principio (que duran un mes o más), antes de que el pozo se conecte a una tubería. "Cierre" del pozo, otras más pueden ocurrir fugas difusas. En esta cuenca estudiada en 2011-2012, una pequeña parte del CH 4la pérdida provino de tanques de GLP (existencias previas al envío), “pero una gran parte (el CH 4) es solo gas crudo que se escapa de la infraestructura ” , con una pérdida de 2.3 a 7.7%, una estimación promedio de 5%, ligeramente superior a la realizada por la Universidad de Cornell en 2011 (de 2, 2% a 3.8%) para pozos y esquisto. producción de gas. Esta estimación también es superior a la estimación anterior de la EPA (que revisó su metodología), "que en 2011 casi duplicó el inventario oficial de emisiones de la industria del gas natural durante la última década en los Estados Unidos" . El 1,9% del gas perdido durante la vida útil de un pozo se escapa del pozo como resultado de la fractura. Sería técnicamente posible capturar y almacenar este gas y los resultantes del proceso de fracturamiento, pero a costos excesivamente altos dependiendo de la industria del gas. Según la NOAA ( Administración Nacional Oceánica y Atmosférica ) en la revista Nature (febrero de 2012), el CH 4 perdida en el aire es al menos el doble de la cantidad anunciada por la industria del gas.
Para reducir su deuda ecológica o la de las actividades de “carbono”, los productores y operadores de recursos fósiles ofrecen almacenamiento geológico consistente en inyectar y almacenar CO 2producido por la futura explotación de gas, carbón y petróleo, al menos de grandes centrales eléctricas o fábricas de química del carbono. Pero es de temer que la fractura geológica de los embalses, que están formados precisamente por capas muy permeables, hará que muchas formaciones geológicas tampoco sean aptas para la conservación de la CO 2.
En febrero de 2011, el New York Times publicó documentos que revelaron que el agua descargada de la perforación de gas de esquisto era radiactiva a tasas que alcanzaban 1000 veces los límites permitidos.
Además, los industriales del sector han mostrado poca transparencia, algunos no revelando la composición exacta de la mezcla inyectada en nombre del secreto operativo, fue uno de los principales puntos de ataque por parte de los detractores de esta tecnología. Sin embargo, varios operadores han publicado la lista de productos presentes en el fluido de fracturamiento, a pedido de las asociaciones de consumidores y las autoridades estadounidenses. Hoy en día, las empresas deben publicar la lista.
La mayoría De los productos químicos , Altamente diluidos Y que representan sólo el 0,5% de la mezcla, son conocidos y utilizados en la vida diaria. Si en los Estados Unidos, los fabricantes lograron que los propietarios privados firmaran un acuerdo de confidencialidad que no permitiera la revelación de problemas de salud o ambientales, no se puede hacer tal acuerdo en Francia (la gestión del sótano que pertenece al 'Estado').
Uno de los impactos mencionados, especialmente en regiones secas o donde la potabilidad del agua ya está degradada, es el problema del alto consumo de agua que requiere la fracturación hidráulica masiva (MHF, que más se está desarrollando), que puede requerir de 190 a 1900 m. 3 de fluido de fracturamiento y de 50 a 500 toneladas de apuntalante.
Los pozos de este tipo de explotación son muy productivos al inicio pero poco duraderos. Hay poco gas en los reservorios, a veces sujeto a los efectos de inundar el pozo con agua ( coning ) que también aprovecha el fracturamiento para circular mejor (posiblemente contaminándose en el proceso), lo que hace que el pozo quede obsoleto. años.
Los operadores de yacimientos de gas o petróleo se han visto obligados a blindar el paisaje con decenas o incluso miles de pozos en unos pocos años acompañados de áreas de almacenamiento, cuencas, carreteras, etc.) lo que lleva a la degradación de los paisajes .
Además, existe una incertidumbre geológica : incluso si las técnicas de sondeo sísmico refinadas por las empresas petroleras han avanzado mucho, es posible que ciertas fallas o inhomogeneidades no aparezcan o se malinterpreten, especialmente en antiguas cuencas mineras ya en uso, al mismo tiempo. hundimiento minero, por ejemplo. Además, el control del volumen y la regularidad de la fracturación de una roca no homogénea sigue siendo un desafío;
Las prácticas pasadas o actuales han generado otras controversias.
Trabajar a gran profundidad está sujeto al empirismo (las leyes de escala y los regímenes de propagación se modifican por las condiciones locales, pero también por la repetición de operaciones de fracturamiento). El empirismo sigue siendo inevitable, incluso cerca de la superficie del suelo, donde los riesgos para las capas freáticas superficiales son más importantes; la comparación experimental del modelado de una fractura (de un material conocido con una presión conocida) con la red realmente fracturada, en el caso de experimentos simples realizados en superficie, muestra diferencias que pueden llegar al 30%. Se puede suponer que en profundidad es aún más difícil modelar, controlar y verificar los procesos de fractura, especialmente cuando los pozos son cercanos (lo que suele ser el caso en los Estados Unidos). Los modelos y ecuaciones matemáticos aún no son capaces de describir la realidad muy compleja de los procesos de fracturamiento profundo.
Persisten otras incertidumbres sobre el riesgo de drenaje ácido y el comportamiento modificado de la roca fracturada frente a los peligros sísmicos . Vínculos entre zonas fracturadas y fallas geológicas existentes que también pueden aparecer. Y en algunos casos ( por ejemplo, el campo de gas de Texas Cotton Valley ), incluso cuando se utilizó una cantidad muy pequeña de arena o apuntalantes, el sistema de fractura no se cerró.
Además de los impactos en el paisaje, ahora visibles en las imágenes de satélite, los impactos directos e indirectos en términos de huella ecológica , y sobre el efecto invernadero y la contaminación del aire (a través de la contaminación de las carreteras fuertemente movilizada por estas actividades) y los posibles impactos del paisaje ecológico (vinculado en particular de humos de instalaciones y depósitos de almacenamiento de fluidos y aguas contaminadas), sabemos por la observación de sistemas de fracturación hidráulica natural que la fracturación profunda de roca contribuye a modificar la formación geológica, con la creación de caminos preferenciales, zonas de corrosión química de la roca. . Se pueden introducir nuevas poblaciones bacterianas en ambientes donde puedan alimentarse de los hidrocarburos desorbidos por la roca y que no habrán sido recuperados por el pozo al final de su vida. A grandes profundidades, los fluidos hidrotermales que contienen elementos indeseables ( radionúclidos , metales pesados , arsénico , ácidos ) pueden formar o invadir la red de fracturamiento y llegar a los pozos. La inyección de ácidos en el suelo ayuda a disolver los metales y el arsénico.
El hecho de que en Estados Unidos y Canadá, los operadores industriales y económicos que llevaron a cabo proyectos de explotación de recursos fósiles no convencionales se hayan beneficiado de privilegios, facilidades y excepciones extraordinarias bastante inusuales en relación a la legislación (estas empresas no cuentan con respetar las tres grandes leyes ambientales de Estados Unidos), sin revelar la lista de químicos que utilizaban, ni los impactos indirectos de sus actividades. Un proyecto de ley llamado Ley de Responsabilidad y Conciencia de Fracturamiento de las Sustancias Químicas presentado en 2009 tiene como objetivo obligar a los fabricantes a revelar la lista de sustancias químicas que inyectan en el subsuelo, pero en 2010, la industria del petróleo y el gas se opuso nuevamente, con éxito, a esta ley. La EPA se ofreció a cooperar dándoles la posibilidad de discutir sobre secretos comerciales para no revelar ciertos productos al público.
Para el público en general , la cuestión de los impactos en la salud fue planteada por primera vez por la película Gasland , pero que no era un estudio científico epidemiológico a gran escala.
Posteriormente, varios estudios han sugerido que vivir cerca de sitios de petróleo y gas que utilizan fracking se asocia con una amplia gama de efectos negativos que van desde un mayor riesgo de asma y migrañas hasta un mayor riesgo de hospitalización por enfermedades cardiovasculares , trastornos neurológicos y cáncer . Como precaución, algunos estados ya han prohibido el fracking ( Maryland y el estado de Nueva York ).
Los primeros estudios se referían principalmente a la contaminación del agua por los productos químicos del fluido de fracturación a raíz de posibles pérdidas de integridad de las tuberías de perforación o por el ascenso de elementos profundos a través de los pozos.
Luego, varios estudios recientes se han centrado en evaluaciones de costo-beneficio para el medio ambiente y en los posibles efectos de los productos químicos presentes en el "fluido de fracturamiento" que se encuentra en el aire cerca de los pozos de fracturamiento hidráulico.
A finales de 2017 , se publicó un gran estudio (realizado por epidemiólogos de la Universidad de Princeton) en la revista Science (Science Advances). Esta es la primera comparación a gran escala de algunos indicadores de salud sólidos, por un lado, en bebés nacidos antes y después de la extracción de gas de esquisto del fracking en Pensilvania y, por otro lado, en bebés nacidos a menos de 1, 2 o 3 km de un activo. pozo. Este estudio muestra que los padres que viven cerca de pozos frack tienen un riesgo notablemente mayor de tener hijos con un peso al nacer significativamente menor que los bebés que nacen más lejos de los pozos. Estudios anteriores también habían encontrado un mayor riesgo de bajo peso al nacer para los recién nacidos, pero carecían de poder estadístico o no medían si la intensidad del riesgo estaba correlacionada con la distancia desde la perforación.
Esta vez se estudiaron 1,1 millones de certificados de nacimiento de bebés nacidos en Pensilvania. Estos bebés nacieron entre 2004 y 2013 (el período de tiempo durante el cual se perforaron más de 10,000 pozos frack en Pensilvania para extraer el gas). En este certificado aparecen la dirección de los padres, el peso al nacer, el número de meses de gestación, la presencia de anomalías congénitas y ciertas anomalías congénitas. Los investigadores pudieron superponer estos datos en mapas que muestran los lugares y fechas de inicio y finalización de la actividad de los pozos perforados en Pensilvania. Observaron los datos del certificado de bebés nacidos en círculos concéntricos de 1 km dibujados alrededor de cada sitio: uno a 1, 2 y 3 km. y más allá. Las diferencias son claras: los bebés nacidos de madres que vivían a menos de una milla de un pozo tenían un 25% más de probabilidades de tener un peso bajo al nacer (menos de 2500 gramos o 5,5 libras) que los bebés a más de 3 kilómetros de distancia. Estos bebés también eran menos saludables. Los nacidos en el segundo y tercer círculo también eran más pequeños y menos saludables que los bebés de madres que vivían más lejos, pero algo menos afectados que los nacidos de madres que vivían a menos de una milla de distancia. Para evitar sesgos relacionados con otros factores de riesgo (como vivir en un vecindario pobre o una ciudad contaminada), el estudio no contó a los bebés nacidos en áreas urbanas como Pittsburgh y Filadelfia (donde los bebés también son mayores. peso promedio). Los investigadores también compararon a los hermanos nacidos de madres que vivían cerca de un sitio de fractura y que habían tenido un hijo antes y después del inicio de la fractura y luego otro después; esta muestra era más pequeña (594 niños expuestos a fracturas con hermanos y / o hermanas no expuestos) pero entre estos niños, los nacidos de una madre expuesta eran estadísticamente más pequeños y con peor salud que los demás. A más de 3 kilómetros, no hay efecto más detectable. Los factores involucrados aún no se conocen. En este caso, la contaminación del agua potable no parece ser la causa o al menos no el primer factor, porque muchas familias no han bebido agua de un pozo o pozo local. La causa parece encontrarse en el aire o en el entorno cercano al pozo; Por tanto, persiste una dispersión en el entorno de los productos químicos utilizados para el fracking, las fugas de gas, efecto indirecto por el aumento del tráfico de camiones y los trabajos pesados relacionados con la fracturación hidráulica. Los autores señalan que un bajo peso al nacer frecuentemente se debe a un ambiente degradado, y es predictivo de un mayor riesgo de mortalidad infantil, asma, hiperactividad asociada a trastornos y un déficit de atención, de resultados escolares más bajos y luego por debajo del promedio financiero. ingreso. El autor principal agrega que los bebés pueden compararse con los “canarios” que se usaban anteriormente en las minas por su gran sensibilidad como detector de grisú o letal CO; probablemente no sean las únicas víctimas; Si sufren tales efectos, los ancianos y otras personas vulnerables que viven cerca de los pozos también corren el riesgo de ver su salud degradada por el fracking. Según ella, "ya no se trata de discutir si hay o no efectos en la salud, sino de discutir cómo ayudar a las personas que viven cerca del fracking" .
Tiene como objetivo aumentar o restaurar la velocidad a la que se pueden producir y extraer fluidos grasos como el petróleo , líquidos (agua) o gas de un depósito subterráneo, de los cuales (es cada vez más el caso) para los denominados depósitos no convencionales como el carbón. lechos o lutitas que no podrían ser explotadas por métodos convencionales.
Por ejemplo, las lutitas (la roca sedimentaria más común) contienen algo de gas atrapado en poros muy pequeños (aproximadamente mil veces más pequeños que los de la arenisca en los reservorios convencionales de gas natural ). Este gas solo se puede extraer fracturando la roca.
La fracturación hidráulica suele tener como objetivo permitir la extracción de gas natural y petróleo de formaciones geológicas profundas (a menudo de 1 a 4 o incluso 5 km ). A esta profundidad, el sustrato es generalmente insuficientemente poroso o permeable para permitir que el gas natural y / o el petróleo fluyan a través del sustrato hasta el pozo a una velocidad que haga que el pozo sea rentable mediante la venta de gas.
Por ejemplo, la permeabilidad natural de las lutitas es extremadamente baja. La fractura de porciones muy grandes de capas de lutitas es por ello una condición necesaria para la extracción rentable del gas allí atrapado (en cantidades muy pequeñas por metro cúbico de lutita).
La fractura de una capa específica de roca que contiene hidrocarburos proporciona una ruta conductora desde un área más grande del yacimiento hasta el pozo, lo que aumenta el área prospectada por el sistema de red de pozo / grieta, lo que da como resultado gas natural y líquidos. capacitación.
Tiene lugar en varias fases:
La principal dificultad es que el operador debe trabajar a ciegas y de forma remota, sobre la base de modelos geológicos y mecanicistas con muchas incertidumbres. Cada perforación es, además, un caso particular, en particular debido a las variaciones naturales del sustrato (naturaleza de las rocas, estratigrafía , buzamiento , anisotropía , posibles anomalías de temperatura y / o anomalías magnéticas que puedan perturbar la medición de la altura de fractura en del pozo horizontal, o perturbar ciertas herramientas de medición ( magnetómetros, etc.) para medir la dirección de perforación, etc.).
Los juegos de brocas están sujetos a fuerzas de tensión (tracción / compresión), presión, flexión y torsión, abrasión y corrosión que pueden variar según el contexto y el desgaste del material. En las curvas del pozo, y más aún en las partes horizontales del pozo, se puede formar un "lecho de corte" (lecho de depósito de partículas (partículas de perforación o cortes, etc.), con el riesgo de "pegarse" reduciendo el rendimiento . del pozo o incluso conduciendo a su obstrucción (los altos caudales durante la perforación reducen este riesgo, al igual que el uso de un fluido de perforación en un régimen turbulento, pero esto fomenta un mayor aumento en el consumo de agua, parte del cual se perderá en el sótano). Por último, grietas o defectos relacionados, intrusiones relacionadas, y otras fugas pueden crear de derivación y localmente impedir la apertura de los poros y capas de roca.
poco a poco, como los depósitos de esquisto de espesor y homogénea habrán sido explotados, y que las Si se busca perforar capas de esquisto más delgadas, será necesario controlar cada vez mejor la altura de las fracturas para que no se extiendan más allá de la capa de esquisto. fácil, debido a la falta de herramientas de medición y control suficientemente precisas. Las herramientas y métodos disponibles alrededor de 1980 (cuando la perforación en las lutitas comenzó a multiplicarse) midieron en el mejor de los casos la altura de la fractura dentro de un radio de aproximadamente 2 m (0,6 m ) y si el modelado ha avanzado mucho en las décadas 1970-1990, hoy no hay forma de determinar con precisión in situ , en tiempo real y a un costo razonable, la altura y profundidad de la red fracturada en la formación. El riesgo de fractura de la roca circundante, que a menudo es más permeable, aumenta cuando las capas de lutitas exploradas son más delgadas.
En la superficie, existen riesgos de contaminación aguas arriba y aguas abajo de la operación y durante la misma en caso de accidente. Estos riesgos se relacionan con la contaminación del suelo o las aguas subterráneas o superficiales. Están particularmente vinculados a los productos químicos utilizados. También existen riesgos de explosión , incendios , fugas o la aparición de un géiser fluido. Pueden provenir de errores humanos o de deficiencias materiales.
También están relacionados con la incertidumbre del trabajo remoto y ciego que debe realizar el operador. Este último se enfrenta a la gran complejidad de la propagación de fracturas múltiples (con una propagación caótica e incontrolable de fracturas complejas). Cualquier fuga o desviación de los cabezales de perforación, etc. puede ocurrir.
De esta forma, el operario está expuesto al riesgo de roturas o fugas repentinas que provoquen caídas bruscas de presión o, por el contrario, aumentos de presión que el equipo debe soportar. Las mejores simulaciones numéricas todavía son demasiado imperfectas para garantizar que se eviten estos riesgos.
Cada operación es fuente de deformaciones estructurales seguidas de una tendencia a un cierto reequilibrio, con variaciones significativas en función de las características del estrato rocoso explorado y de los estratos vecinos. Los posibles impactos de estos cambios, no visibles en la superficie durante la construcción, parecen poco estudiados o poco entendidos. En los límites de los embalses, los efectos de borde son difíciles de tener en cuenta, incluso para los modelos.
Cerca de siete millones de personas viven en áreas del centro y este de Estados Unidos donde la fracturación hidráulica puede causar terremotos que pueden dañar edificios, según un informe del Instituto Americano de Geofísica (USGS - Servicio Geológico de Estados Unidos) publicado el lunes 28 de marzo.
El Instituto de Estudios Geológicos de los Estados Unidos (USGS) identificó 21 ubicaciones que experimentaron un aumento de terremotos inducidos por el fracking en la década de 2010 y reportaron temblores y daños poderosos en seis estados (Oklahoma, Kansas, Texas, Colorado, Nuevo México y Arkansas en orden de la mayoría en riesgo) con poblaciones ribereñas de 7 millones de individuos
Se puede utilizar cualquier fluido, desde agua hasta geles, espumas, gases de nitrógeno, dióxido de carbono o incluso aire en algunos casos. Para la perforación horizontal dirigida al gas de esquisto, el fluido se prepara in situ , utilizando camiones y tanques especiales que se llevan al sitio. El sistema de preparación e inyección está diseñado para que el fluido se adapte a las formaciones rocosas que encontrará, y para que cambie de viscosidad y funcione a medida que se mueve de la superficie a la superficie. Extremidad de las áreas fracturadas y durante la limpieza y el drenaje. de la fractura.
Hay pocos datos disponibles sobre estos fluidos a pesar de que están compuestos por numerosos aditivos químicos. No fue hasta 2010 que el Senado de los Estados Unidos y la EPA solicitaron información específica a los 9 principales operadores que los utilizaban.
Según Halliburton y otros en la industria, típicamente más del 99,5% del fluido utilizado en la fracturación hidráulica está compuesto de agua y sílice ( arena ). Esta arena se puede recubrir (cubrir) con resina o reemplazar por bolas de cerámica. Y para optimizar el desempeño de los pozos, se agregan productos resultantes de "química avanzada", en particular:
A finales de 2010, aumentó la controversia en América del Norte en cuanto al secretismo en torno a la composición de estos fluidos y su grado de toxicidad. En 2010, Halliburton inicialmente se negó a dar información detallada sobre estos fluidos a la EPA, luego, amenazada con una orden administrativa, acordó cooperar, mientras que los otros 8 operadores importantes interrogados por la EPA rápidamente acordaron responder a las preguntas de la EPA para una primera reunión ambiental. evaluación , a solicitud de la Cámara de Representantes de Estados Unidos .
Tras patentarlo, Halliburton anunció a finales de 2010 el desarrollo de un fluido desinfectado por radiación UV (proceso CleanStream Service ), que debería permitir dejar de utilizar los biocidas que se inyectaban en el sótano. El grupo también anunció que había desarrollado un sistema para reutilizar mejor los fluidos de fractura y reducir el desperdicio de agua ( sistema CleanWave ™ ). Sin embargo, parecería que con cada operación de fracturamiento, hasta el 50% del agua en el fluido, junto con sus químicos, se pierde en el sistema de fracturamiento (2010). Una película completa, con subtítulos en francés , trata sobre determinados impactos (sobre el agua y la salud en particular) de la fracturación hidráulica. Vemos en particular un ejemplo de desgasificación de metano disuelto en la tubería de la red de agua potable, lo suficientemente grande como para producir una llama y una explosión cuando se presenta un encendedor frente al grifo cuando se abre.
La composición y contenido de cada producto o mezcla han sido mantenidos en secreto por productores y usuarios, quienes han pedido al Senado que la ley ni siquiera les obligue a revelar los nombres de estos productos. Lógicamente, la composición y los contenidos varían según las condiciones para adaptarse al tipo de roca, fase de trabajo, profundidad, etc.
El estado de Nueva York tiene los recursos de agua potable provenientes de dos grandes cuencas hidrográficas y acuíferos ubicados en áreas sujetas a intensa exploración de gas y comienzan a ser explotadas para gas de esquisto. Este Estado ya ha identificado en fluidos varios "químicos que constituyen los aditivos / químicos" utilizados para la fracturación del subsuelo.
Muchos productos se utilizan o se han utilizado en líquidos, entre ellos:
Las arenas radiactivas también se han utilizado ampliamente como trazadores. En 2009 se presentó una tecnología alternativa, pero todavía no parece que se utilice ampliamente.
El uso más extendido es la extracción de recursos de petróleo y gas no convencionales, pero el hidrofracturamiento también se puede utilizar para otros usos, que incluyen:
De manera más marginal, la fracturación hidráulica también se utiliza en el campo de la energía geotérmica , en particular en el sitio piloto de Soultz-sous-Forêts en Alsacia.
La fracturación hidráulica tiene como objetivo aumentar (o restaurar) la velocidad a la que se pueden extraer fluidos grasos ( petróleo ), líquidos (agua) o gaseosos de un depósito subterráneo rocoso, de los cuales (es cada vez más el caso) de los denominados depósitos de hidrocarburos no convencionales. . En este caso, los reservorios son lechos o capas de carbón o pizarra que no podrían ser explotados por métodos convencionales.
La fracturación hidráulica extrae gas natural y petróleo de formaciones geológicas profundas (5,000 a 20,000 pies). A esta profundidad, el calor y la presión permiten la liberación de una pequeña parte de los hidrocarburos atrapados, pero la baja permeabilidad del sustrato y la matriz impiden el flujo al pozo de gas natural y / o hidrocarburos grasos como el petróleo a tasa que rentabiliza el pozo mediante la venta de estas sustancias.
En el caso de las lutitas profundas, cuya permeabilidad natural es extremadamente baja (medida en microdardos o incluso nanodardos). La fractura de porciones muy grandes de capas de lutita es la única forma rentable de extraer el gas atrapado allí, en cantidades muy pequeñas por metro cúbico de lutita.
El fracking de una capa específica de roca (rica en materia orgánica, por lo que contiene pequeñas cantidades de hidrocarburos), proporciona una vía conductora que abre el drenaje hacia el pozo, una superficie más grande del “reservorio”.
El proceso puede repetirse, posiblemente varias decenas de veces, desde el mismo pozo en un intento de reactivar la red de grietas cuando la producción del pozo disminuye.
Actualmente se están estudiando varias técnicas alternativas, cuyo objetivo fundamental es sustituir el agua por otro fluido. Estas técnicas se encuentran todavía en estado experimental y no están exentas de riesgos.
La fracturación hidráulica implica complejos procesos multidisciplinares de estudio y planificación del trabajo.
Los equipos de geólogos y buscadores identifican y geoetiquetan el potencial de determinados recursos fósiles. Equipos de abogados y financieros deben adquirir o negociar derechos de prospección y explotación. Las disciplinas que luego intervienen, desde la fase exploratoria in situ para algunos, se engloban, por ejemplo,
Después de unos años de desarrollo intensivo de estas técnicas, y dado que la EPA (2010) recién comienza a solicitar estudios de impacto y dentro de ella la Oficina de Investigación y Desarrollo (ORD), Nuevas Ciencias y disciplinas que incluyen toxicología y ecotoxicología , La restauración ecológica también podría tener que ser solicitada en apoyo.
Muchas empresas ofrecen servicios de fracturamiento para pozos de agua potable, desobstrucción y descontaminación del suelo o extracción de canteras, cerca de la superficie del suelo y en pequeña escala. La fracturación profunda requiere grandes recursos tecnológicos, industriales y de TI. Solo lo llevan a cabo unas pocas grandes empresas especializadas, que prestan servicios en nombre de los grandes grupos de petróleo y gas.
Según la EPA , las nueve principales empresas especializadas nacionales y regionales presentes en los Estados Unidos en la industria de la fracturación hidráulica profunda son (en orden alfabético):
Varía según el país y, a veces, según la región. Evoluciona rápidamente. Recientemente, parece tender a integrar la responsabilidad ambiental , el principio de precaución y una mejor consideración de los efectos de las fugas de gas en el clima , pero con tensiones significativas entre los lobbies industriales involucrados y los actores involucrados en la regulación ambiental (funcionarios electos, agencias y administraciones y ONG).
Históricamente, el fracking simplemente no interesó a los legisladores al principio . Hasta principios de la década de 2000, los códigos de minería no lo mencionaban específicamente . Les administrations et élus, comme les citoyens, sont en outre longtemps restés totalement non informés de la nature et de la quantité de produits chimiques injectés en profondeur avec les fluides de fracturation ou en remontant du sous-sol avec ces mêmes fluides et le gaz ou el petróleo.
En la mayoría de las legislaciones, desde la década de 1950 hasta el 2000, el fracking no estaba autorizado ni prohibido. Aprovechó un vacío legal o la ausencia de una legislación específica para desarrollarse rápidamente, especialmente en la década de 2000 en los Estados Unidos.
Es el país más observado, porque el fracking existe allí desde hace unos 60 años y su uso se ha desarrollado fuertemente allí desde 2003, luego de la mejora de las técnicas de perforación horizontal que permitieron explotar el gas en el pasado. Inaccesible en Texas, Pennsylvania, West Virginia, Wyoming, Utah y Maryland. Algunos estados han buscado enmarcar más o menos legalmente esta actividad, otros favorecer a las empresas que la practican.
También es el primer país donde, a pedido de los industriales, en 2005, la legislación ambiental retrocedió con la introducción de la discriminación positiva a favor de los intereses del petróleo y el gas. Barack Obama , como Lisa Jackson (administradora de la EPA) planteó la doble "necesidad de extraer gas natural" , pero "sin contaminar las reservas de agua" . Sin embargo, la legislación ha ido en la dirección de la desregulación, y no permite o no permite garantizar este segundo objetivo. El fracking se ha eximido de varias obligaciones medioambientales:
Según la ONG estadounidense Ethics Watch , los favores legales otorgados a los industriales pueden explicarse, al menos en parte, por la importancia de la presión ejercida por el cabildeo del petróleo y el gas sobre los responsables políticos estadounidenses y sus administraciones;
así, de 2007 a 2012 (en 5 años) la industria de la perforación habría gastado en el estado de Colorado casi 5 millones de dólares para influir en los funcionarios de Colorado, más del doble de lo que se considera que han gastado otras compañías mineras , y más de cinco veces lo que el sector agrícola gastó en cabildeo durante el mismo período, de acuerdo con la ONG desde que los funcionarios electos de Colorado renunciaron a aumentar la tasa de regalías petroleras (sin cambios desde la década de 1950 ).
A veces también parecen estar implicados conflictos de intereses de alto nivel ; por ejemplo, Dick Cheney , cuando presidió el grupo de trabajo del presidente Bush sobre política energética, recomendó este tipo de exención, que es muy beneficiosa para la industria del fracking. Sin embargo, esta actividad está dominada en gran medida por el grupo Halliburton, y D. Cheney es un exlíder de este grupo;
De 2010 a 2013, los Estados se contentaron con mayor frecuencia con exigir que el público tuviera acceso a información más clara sobre la composición química del fluido de fracturación. En 2010, Wyoming fue el primero en exigir a las empresas que divulgaran el contenido de su fluido de fracturación hidráulica, seguido de Michigan y Texas .
Otros textos o proyectos de ley han buscado proteger los recursos hídricos y facilitar las inspecciones del sitio o incluso prohibir la totalidad o parte de los proyectos de perforación.
De 2010 a 2013, al menos cinco estados de EE. UU. Consideraron o adoptaron leyes que limitan o prohíben la perforación de gas en todo o parte de su territorio. El motivo de estas leyes no fue la protección del clima, sino la gestión de riesgos ( principalmente la protección del agua y la salud pública );
Por el contrario, otros estados continúan fomentando la industria del gas al aprobar leyes que limitan la capacidad de las autoridades locales para interferir con la emisión de permisos de perforación. Una ley aprobada en Pensilvania llamada " House Bill 1950 " o " Act 13 " incluso obliga a las comunidades locales a aceptar perforaciones en toda la cuenca de gas conocida como " Marcellus Shale " , incluso en áreas residenciales. Esta ley otorga a los médicos el derecho de consultar la lista de productos químicos utilizados por la industria si tienen pacientes enfermos que han estado en contacto con estos productos, pero les prohíbe revelar los nombres de estos productos.
Esta ley ha sido fuertemente impugnada, atacada con el argumento de que contradice la constitución estadounidense .
El caso aún no está arreglado. Esto se explica por la naturaleza reciente o "en curso" de la mayoría de las disputas , y por el hecho de que los tribunales han carecido durante mucho tiempo de información sobre los impactos indirectos y el nivel de peligro de las operaciones de fracturación hidráulica. A menudo desean sopesar las desventajas locales con los beneficios de la producción de gas. Algunos jueces han reconocido que el fracking o ciertas instalaciones son "inusualmente peligrosos" y otros no. Los datos recientes sobre fugas de gas podrían desarrollar aún más esta jurisprudencia. Los abogados parecen incómodos con el hecho de que la perforación horizontal debajo de áreas residenciales y propiedad privada no permite considerar que hay una intrusión en la propiedad de otros) y aún se preguntan cómo calificar la responsabilidad y tenemos que hablar de responsabilidad sin culpa. .