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La guía completa de la fracturación hidráulica

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Oil 7La fracturación hidráulica ha atraído mucha atención en los últimos años con el aumento de la perforación y producción de petróleo y gas de esquisto bituminoso en los Estados Unidos. La fracturación hidráulica también está en el centro de acalorados debates, controversias y protestas en todo el mundo en medio de crecientes preocupaciones ambientales. Gracias al uso de métodos de fracturación hidráulica, los productores estadounidenses de esquisto bituminoso han aumentado significativamente la producción de petróleo crudo, gas natural y líquidos de gas natural (LGN) en la última década. Estados Unidos es ahora el mayor productor mundial de petróleo y gas natural , por delante de Rusia y Arabia Saudita, gracias al auge de la perforación que comenzó la fracturación hidráulica.
 
En un mundo con una creciente demanda de petróleo y gas, es importante que los inversores conozcan los aspectos clave de la fracturación hidráulica para tomar decisiones de inversión informadas.
 
Esta guía completa de fracturación hidráulica responderá las siguientes preguntas:  
 
¿Qué es la fractura hidráulica?
¿Cómo funciona la fractura hidráulica?
¿Cuáles son los tipos de fractura hidráulica?
¿Cuáles son los principales pros y contras de la fractura hidráulica?
¿Qué es la fractura hidráulica?
La fracturación hidráulica , también conocida como fracturación o fractura hidráulica , es un tipo de proceso de estimulación de pozos que aumenta la producción de petróleo y gas. Esta estimulación de fracturación hidráulica se realiza típicamente para aumentar el flujo de fluidos en rocas que generalmente tienen baja permeabilidad, como la lutita y la arenisca apretada.
 
El propósito de la fracturación hidráulica es, como su propio nombre lo indica, crear nuevas fracturas en la roca o aumentar las fracturas existentes para que los fluidos, como el petróleo y el gas, puedan fluir más libremente. Sin fracturación hidráulica, el petróleo y el gas que están fuertemente bloqueados en rocas con baja permeabilidad no pueden extraerse económicamente. Antes de la fracturación hidráulica, los hidrocarburos fuertemente contenidos en las rocas eran demasiado caros para ser producidos de manera rentable. Debido a la fracturación hidráulica, muchas formaciones previamente improductivas en rocas de esquisto en los Estados Unidos han comenzado a producir petróleo y gas
 
A pesar del hecho de que la fractura hidráulica se hizo universalmente conocida este siglo, este proceso de estimulación de pozos no es una invención nueva.
 
En pozos verticales de petróleo y gas, la fracturación hidráulica se ha utilizado durante más de medio siglo , para aumentar el flujo de fluidos en las formaciones convencionales de petróleo y gas.
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La fractura hidráulica en los Estados Unidos fue probada por primera vez por Stanolind Oil en el campo de gas Hugoton en Kansas en la década de 1940.
 
Pero fue la perforación horizontal de pozos de petróleo y gas lo que marcó el comienzo de la revolución del esquisto de EE. UU. Lo que convirtió a Estados Unidos en el principal productor mundial de petróleo y gas en menos de dos décadas.
 
Actualmente, los pozos perforados horizontalmente en formaciones apretadas de petróleo y gas de esquisto en los EE. UU. Dominan abrumadoramente la producción de Estados Unidos a partir de formaciones de petróleo y gas de esquisto, según la Administración de Información de Energía (EIA).
 
Hace apenas quince años, en 2004, los pozos perforados horizontalmente representaban solo el 15 por ciento de la producción de petróleo crudo de EE. UU. A partir de formaciones petrolíferas estrechas. A fines de 2018, la proporción de pozos perforados horizontalmente representaba el 96 por ciento de la producción de petróleo crudo de EE. UU. A partir de formaciones estrechas.
 
La participación de los pozos de gas natural perforados horizontalmente en la producción de gas de esquisto es similar. En 2004, esta participación era solo del 14 por ciento, mientras que a fines de 2018, había aumentado al 97 por ciento, según muestran los datos de la EIA.
 
En las últimas dos décadas, la fracturación hidráulica y la perforación horizontal han sido los principales secantes del aumento en la producción de petróleo y gas en los Estados Unidos. Pero, ¿cómo funciona realmente la fractura hidráulica?
 
¿Cómo funciona la fractura hidráulica?
 
La fracturación hidráulica es el proceso de bombear fluidos especialmente hechos a alta presión y alta velocidad en la formación de rocas que contienen petróleo o gas para crear fracturas y fisuras para que el petróleo y / o gas puedan moverse libremente y extraerse a un costo razonable.
 
El fluido de fractura , o fluido de fractura , contiene agua, apuntalante y químicos para crear fracturas gracias a la alta presión a la que se bombea el fluido hacia la formación. Estas fracturas se extienden lejos del pozo e incluso pueden extenderse a varios cientos de pies de distancia.  
El fluido de fractura también incluye generalmente geles, reductores de fricción y tensioactivos similares a los que se encuentran en cosméticos y productos de limpieza domésticos. Estos aditivos en el fluido frac pueden mejorar los resultados de la operación de estimulación y la productividad del pozo de petróleo o gas.
 
Un fluido de fractura típico contendría entre tres y una docena de productos químicos adicionales. Estos podrían ser ácidos, sales, carbonatos de sodio y otros que aumentan la eficiencia y protegen la tubería y el pozo de la corrosión y aseguran que los productos químicos no cambien sus características ni se congelen.
 
Las partículas sólidas, que se mezclan con el fluido de fractura, mantienen abiertas las fracturas en la roca, estimulando un flujo más fácil de petróleo o gas fuera del pozo. Si no hay un apuntalante para mantener abiertas las fracturas, se cerrarán y no permitirán que el petróleo o el gas fluyan desde la formación.
 
El apuntalante puede ser partículas de arena o materiales cerámicos especialmente diseñados y fabricados por el hombre. Los perforadores escogen cuidadosamente los tipos de apuntalante para usar en la fractura debido al diferente tamaño y forma de las partículas sólidas. La forma y el tamaño correctos de la arena u otros apuntalantes ayudarían a aumentar el flujo de petróleo y / o gas desde el depósito hasta el pozo. 
 
Después de que el fluido de fractura se bombea a la formación a alta presión, la presión de la roca devuelve fluidos a la superficie a través del pozo. Este fluido, típicamente llamado agua producida, o flujo de retorno , puede contener los productos químicos inyectados en el depósito y materiales naturales, como metales, salmueras e hidrocarburos. El agua producida generalmente se almacena en tanques en el sitio de fractura del pozo o en pozos, antes de ser eliminada, tratada o reciclada.
 
En muchos casos de eliminación, el flujo de retorno se inyecta bajo tierra para su eliminación. Sin embargo, no todas las áreas permiten esta opción, por lo que los perforadores deben tratar, procesar o reutilizar el agua producida. En los Estados Unidos, de acuerdo con las regulaciones ambientales de cada estado para la eliminación del agua producida, los perforadores y productores de petróleo y gas a menudo tienen tres opciones
 
  • tratamiento y reutilización.
 
inyección de pozo profundo, o
 
pozos al aire libre
 
Existen regulaciones federales y estatales sobre cómo y dónde se puede desechar o tratar el agua producida, de modo que no afecte los recursos locales de agua potable. Los opositores a la fracturación hidráulica citan el tratamiento y la eliminación del agua de retorno como una de las principales preocupaciones con el uso extensivo del fracking.
 
Aunque la fracturación hidráulica se ha utilizado en los Estados Unidos durante más de 65 años, no fue hasta finales de los años 90 y principios de la década de 2000 que la perforación horizontal, combinada con la fractura hidráulica, desató el auge de la producción de esquisto estadounidense.
 
¿Cuáles son los tipos de fractura hidráulica?
 
Las tecnologías de perforación horizontal y perforación direccional permiten una mayor exposición de la formación de petróleo y / o gas al pozo de producción. En combinación con la fractura hidráulica, la perforación horizontal expande la producción de petróleo o gas a formaciones que alguna vez se consideraron poco rentables para la producción de petróleo o gas.
 
Antes de la perforación direccional, parte de la cual es la perforación horizontal, se perforaron pozos de petróleo y gas verticalmente hacia la tierra.
 
Con la perforación direccional, el ángulo de perforación cambia y no es directamente vertical. De esta manera, la perforación direccional u horizontal puede alcanzar más de la formación que contiene petróleo y gas y estimular los yacimientos que no podrían haberse estimulado solo con la perforación vertical. Las secciones laterales horizontales pueden diseñarse para alcanzar fracturas naturales y ayudarlas a abrirse más para obtener más flujo de petróleo o gas desde la formación.
 
En pocas palabras, la perforación horizontal expone más del yacimiento al pozo, lo que aumenta significativamente la producción de un pozo de petróleo o gas perforado.
 
Con el avance de la tecnología y el equipo de perforación, los perforadores ahora pueden colocar múltiples pozos horizontales con mayor precisión, a un nivel subterráneo más profundo y a distancias más largas.
 
Las empresas también están utilizando plataformas de perforación de múltiples pozos que perforan direccionalmente varios pozos. La perforación con plataforma permite a los perforadores y productores apuntar a los depósitos subterráneos en múltiples direcciones mientras se minimiza el impacto en la superficie. Los productores pueden tener una docena de pozos que se ramifican en el suelo y extraen petróleo con un solo sitio en la superficie. Están reduciendo el impacto en la superficie y los costos al perforar múltiples pozos en diferentes direcciones desde una ubicación en la superficie.
 
La longitud lateral de los pozos horizontales ha aumentado en la última década, según el EIA, que permite una mayor exposición a rocas productoras de petróleo y gas natural de un solo pozo.  
 
La fracturación hidráulica, combinada con la perforación horizontal, ha aumentado significativamente la producción de petróleo crudo y gas natural de EE. UU. Durante la última década, pero también ha generado mucha oposición por parte de grupos ambientalistas e indígenas por las preocupaciones sobre el impacto de este tipo de perforación en el medio ambiente. .
 
Algunos estados de EE. UU., Como Nueva York, Vermont, Maryland y Washington, han prohibido la fractura hidráulica, pero ninguno de ellos ha sido un sitio de perforación de fractura activa antes de que se instituyeran las prohibiciones. Francia prohibió el fracking a principios de la década de 2010, mientras que el Reino Unido, un año después de que el fracking se reanudó por primera vez en siete años, aprobó en noviembre de 2019 una moratoria inmediata del fracking después de que un informe de la Autoridad de Petróleo y Gas dijera las consecuencias de La actividad sísmica asociada con el fracking es difícil de predecir.
 
Pros y contras de la fractura hidráulica
 
Los defensores de la fractura hidráulica en los Estados Unidos dicen que el fracking ha convertido a Estados Unidos en el principal productor mundial de petróleo y gas natural, superando a Rusia y Arabia Saudita en los últimos dos años.
 
Además, según el American Petroleum Institute (API), la fractura hidráulica y la perforación horizontal han ayudado a los Estados Unidos a desbloquear cientos de millones de barriles de petróleo y miles de millones de pies cúbicos de gas natural. La industria del petróleo y el gas en los EE. UU. Respalda más de 10 millones de empleos.
 
En 2015, la industria del petróleo y el gas apoyó 10.3 millones de empleos y contribuyó con más de $ 1.3 trillones a la economía de los EE. UU., O 7.6 por ciento del PIB de la nación, según las estimaciones de API . Los trabajos representaron el 5.6 por ciento del empleo total en los Estados Unidos.
 
Al comentar sobre las ideas para prohibir el fracking presentadas por los candidatos presidenciales demócratas en 2019, API dijo :
 
"La prohibición del fracking podría aumentar los costos de manera significativa para las familias y los fabricantes estadounidenses, dañar profundamente la economía de los Estados Unidos, disminuir nuestra influencia geopolítica y debilitar severamente nuestra seguridad energética".
 
Los opositores a la fractura hidráulica citan múltiples preocupaciones sobre el daño que esta tecnología puede causar al agua, el aire, el suelo y la salud humana.
 
Los tres riesgos clave para el medio ambiente incluyen:
 
Contaminación del aire por las emisiones de metano durante el fracking y los procesos de extracción de petróleo o gas
Posible contaminación de aguas subterráneas o superficiales por productos químicos tóxicos en el agua producida
Riesgo potencial de actividad sísmica inducida.
 
La quema de gas en los principales sitios de esquisto de EE. UU. Es un problema creciente debido a las enormes cantidades de gas asociado que fluye de los pozos junto con el petróleo. El quemado empeora la calidad del aire en las áreas donde se extrae petróleo y gas.
 
Las sustancias químicas tóxicas utilizadas en los fluidos de fractura y que terminan en el flujo de retorno son perjudiciales para la salud humana si las personas las ingieren o respiran. Esos químicos, si las personas entran en contacto con ellos, pueden causar problemas respiratorios, irritar la piel, alterar las funciones de las glándulas o afectar el sistema nervioso. La industria generalmente toma precauciones para no exponer a las personas a productos químicos peligrosos.
 
En 2016, una investigación de la Escuela de Salud Pública Bloomberg de Johns Hopkins sugirió que las personas con asma que viven cerca de un número mayor o mayor de pozos activos de gas natural no convencional operados por la industria del fracking en Pennsylvania tienen 1.5 a 4 veces más probabilidades de tener ataques de asma que aquellos que vive más lejos Los hallazgos de la investigación se publicaron en la revista médica revisada por pares JAMA Internal Medicine, publicada por la American Medical Association.
 
"El nuestro es el primero en analizar el asma, pero ahora tenemos varios estudios que sugieren resultados de salud adversos relacionados con la perforación de pozos de gas natural no convencionales", dijo la líder del estudio Sara G. Rasmussen, MHS, candidata a doctorado en el Departamento de Medio Ambiente de la Escuela Bloomberg. Ciencias de la Salud. 
 
El estudio no pudo explicar exactamente por qué los ataques de asma son más cercanos a los pozos fracturados hidráulicamente, pero los investigadores sugirieron que la contaminación del aire y el aumento de los niveles de estrés por el ruido, el tráfico y otros impactos en la comunidad asociados con la industria podrían desempeñar un papel. Se ha encontrado que el estrés en estudios anteriores aumenta significativamente el riesgo de ataques de asma, dijeron investigadores de Johns Hopkins.
 
En conclusión
 
Los opositores y defensores de la fracturación hidráulica apuntarán a todo tipo de investigación sobre los impactos en la salud o los beneficios económicos del fracking, respectivamente. En medio de las crecientes preocupaciones climáticas y ambientales, la industria del petróleo y el gas estará bajo una mayor presión para abordar esas preocupaciones. Al mismo tiempo, es la fractura hidráulica más la perforación horizontal lo que ha convertido a Estados Unidos en el mayor productor mundial de petróleo y gas.
 
Por departamento editorial de Oilprice.com
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