19/4/2024
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Lo que siempre quiso saber sobre el ‘fracking’

Los problemas medioambientales que podría generar la llamada fracturación hidráulica son tema de debate en la sociedad actual

Juan Antonio Vera Torres - 08/04/2016 - Número 28
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Lo que siempre quiso saber sobre el ‘fracking’
Torre de perforación horizontal en Pensilvania. MLADEN ANTONOV / AFP / Getty
El fracking es un tema de actualidad objeto de acaloradas discusiones  que condicionan a la opinión pública y la política de los gobiernos. Con frecuencia, parte de los que participan en los debates desconocen los detalles técnicos y se dejan llevar por opiniones sesgadas: unos en los que su uso se considera como una grave amenaza para el medio ambiente, y otros en los que se afirma que no existe ningún peligro. Este artículo no pretende influir en el lector para que opte a favor o en contra de su uso, sino simplemente aportar la información necesaria para formarse una opinión basada en el conocimiento.  

Traducido del inglés como fracturación hidráulica, el fracking es una técnica de extracción de gas natural, y en menor medida de petróleo bruto, que se empezó a utilizar a partir de 1990 y que ha llevado a la localización y explotación de nuevos yacimientos de hidrocarburos que han ocasionado cambios notables en los listados de países productores. La prospección de los hidrocarburos (petróleo y gas natural) antes de 1990, y por tanto antes del uso del fracking, se iniciaba con un estudio geológico que constaba de los siguientes pasos:

1. Localización de posibles rocas madre, que son las rocas sedimentarias de origen marino en las que durante su depósito se pudo acumular materia orgánica procedente de organismos. Las principales rocas madres son aquellas formadas por la compactación de sedimentos tales como los antiguos lodos arcillosos (lutitas) o los lodos compuestos por mezclas de arcillas y carbonatos de grano muy fino. La compactación durante un prolongado intervalo de tiempo (millones o decenas de millones de años) ocasiona la transformación de la materia orgánica en hidrocarburos y reduce notablemente la porosidad de la roca (a menos del 1%), por lo que los líquidos y gases que contenga no pueden fluir a un sondeo (perforación) que las atraviese.

En 1990 se inició una nueva fase de prospección petrolífera, implantándose una nueva nomenclatura

2. Reconocimiento de rocas almacén, que son rocas con una porosidad mayor en las que se han podido concentrar los fluidos y gases expulsados de la roca madre  por efecto del aumento de la presión durante la compactación. Estas rocas proceden de la consolidación de sedimentos compuestos por partículas redondeadas tales como los granos de arenas o las partículas carbonatadas subesféricas. Las principales rocas almacén (areniscas y calizas granudas) presentan porosidades del 5% al 15% y en ellas el petróleo y el gas natural pueden moverse para acceder hasta un sondeo y permitir su extracción.

3. En el caso de que en una misma región existiesen rocas madre y rocas almacén, se pasaría a una tercera fase que consiste en localizar en el subsuelo posibles acumulaciones de petróleo y/o gas natural en las llamadas trampas petrolíferas. Para ello se recurre a métodos geofísicos que permiten conocer la geometría de los cuerpos rocosos del subsuelo. Las trampas son cuerpos de la roca almacén más elevados que los adyacentes, como son los pliegues con la convexidad hacia arriba (anticlinales). En las trampas el petróleo líquido y el gas natural se disponen rellenando los poros de las rocas, flotando sobre el agua intersticial. En todos los casos el petróleo y/o el gas se disponen rellenando los poros de un volumen concreto de rocas que suelen tener un 10% de porosidad media. Nunca se trata de una cavidad hueca en las rocas a manera de una “bolsa”, como reiteradamente se ha definido en libros de texto.

Terminada la fase de prospección geológica se valora la posibilidad de realizar una perforación, operación muy costosa, para conocer definitivamente la existencia o no de hidrocarburos cuya explotación fuese rentable. Las técnicas de perforación se han ido perfeccionando de manera espectacular. Hace 50 o 60 años casi todos los sondeos eran verticales, mientras que en fases posteriores se ha conseguido realizar sondeos desviados de manera controlada. Hacia 1990 ya se podía hacer un sondeo vertical que, a partir de una profundidad determinada, se giraba 90º y pasaba a ser un sondeo horizontal, en la dirección que se quisiera. En todos los casos los sondeos son entubados, de manera que quedan totalmente aislados de las rocas que atraviesen. 

Si durante la perforación se detectan niveles de rocas con hidrocarburos, se pasa a realizar las pruebas de producción y se valora la viabilidad de su explotación comercial. Para ello se perforan los tubos en las profundidades correspondientes y se bombea para extraer los líquidos y gases que fluyan. En sondeos en los que los posibles niveles productivos eran poco porosos se aumentaba la porosidad y la permeabilidad de la roca inyectando ácidos (acidificación) o produciendo explosiones que fracturasen la roca almacén. Los precedentes del fracking son precisamente la acidificación y la fracturación usadas desde 1950.

La era de los no convencionales

A partir de 1990 se inicia una nueva fase de prospección petrolífera, implantándose una nueva nomenclatura. Se denominan hidrocarburos convencionales a los que se exploran y explotan de acuerdo a la norma descrita anteriormente y se llaman no convencionales a los obtenidos aplicando la técnica del fracking.

Con esta técnica no convencional se han puesto en producción nuevos yacimientos en los que se explota gas natural (y en menor medida petróleo) que quedó acumulado en las rocas madre sin haber migrado hasta la roca almacén. Entre las rocas madre que son objeto de explotación están las lutitas muy compactadas, que en muchos casos presentan metamorfismo de muy bajo grado (pizarras) y de las que se obtiene el denominado gas pizarra (en inglés shale gas). Igualmente se utiliza el fracking para extracción de petróleo y/o gas de yacimientos previamente explotados y abandonados al quedar por debajo del límite de su productividad. En ambos casos la técnica consiste en producir artificialmente un aumento notable de la porosidad y la permeabilidad de la roca, aplicándolo en volúmenes de rocas bastante grandes, siempre muy superiores a los de las trampas petrolíferas de los yacimientos convencionales.

La técnica consiste en perforar, a partir de un sondeo vertical, una red de sondeos horizontales (o paralelos a la estratificación) en el seno de la roca objeto de explotación. A partir de un mismo sondeo vertical se pueden realizar varios horizontales de más de un kilómetro de longitud en direcciones y profundidades diferentes, y se procede a entubar todos ellos.

La fase de fracking propiamente dicha consiste en perforar los tubos horizontales en su parte más alejada y a continuación inyectar agua a presión, que contenga un 3% de granos de tamaño arena (diámetro entre 2 mm y 1/16 mmm) y un 1% de aditivos químicos. El agua inyectada a gran presión fractura las rocas adyacentes, los aditivos químicos evitan la degradación de los hidrocarburos y los granos de arena, al penetrar en las fracturas, evitan que estas se cierren cuando disminuya la presión. La operación se repite en las perforaciones sucesivas hasta llegar a las partes más próximas al giro de la tubería. Después se repite el mismo proceso en los otros sondeos horizontales realizados a partir de un mismo sondeo vertical. El resultado será que las rocas anteriormente poco porosas (menos del 1%) pasan a tener una porosidad muy superior (3-5%) que permite la circulación del gas natural (o en su caso el petróleo) por las tuberías, lo que posibilita su extracción.

Rentabilidad y medioambiente

La técnica de la denominada fracturación hidráulica es extraordinariamente costosa, ya que implica la realización de un elevado número de sondeos con alta tecnología que cubran gran parte del volumen de la roca que se quiera explotar. La mayor parte de los yacimientos con aplicación del fracking puestos en producción entre 1990 y 2012 fueron muy rentables cuando el precio del petróleo estaba por encima de los 100 dólares (el barril de Brent), pero una parte de las empresas no ha recuperado las inversiones iniciales debido a la brusca bajada del precio de los hidrocarburos en los últimos años.

Quienes participan en las discusiones a veces desconocen los detalles técnicos y se dejan llevar por opiniones sesgadas

Los problemas medioambientales que pueda ocasionar el uso del fracking son el principal tema de debate en la sociedad actual. Las asociaciones ecologistas, que se oponen a su uso, consideran como posibles causas del deterioro del medioambiente las siguientes: a) la contaminación de las aguas potables, b) el aumento de la sismicidad en la región, c) el deterioro del paisaje, d) la expulsión de metano, e) la contaminación del aire y suelos a partir de los aditivos químicos y f) la contaminación acústica. Por su parte, los técnicos que defienden el uso del fracking consideran que la tecnología disponible en la actualidad permite minimizar al máximo dichos riesgos y que los casos aislados en los que se han producido problemas se deben a una mala práctica. Diferentes organismos científicos internacionales, entre ellos el Comité Científico Consultivo de las Academias Europeas, han aconsejado que se condicione la autorización del uso del fracking en los países de su influencia a que se garantice que en todas las fases del proceso existe una transparencia total. Igualmente recomiendan que se establezcan normativas y controles por parte de organismos independientes que garanticen la buena práctica.