Fracturamiento hidráulico (fracking): ¿En qué consiste esta técnica de estimulación?

Seguramente has escuchado en algún momento el término fracking o fracturamiento hidráulico, y lo primero que seguramente se te viene a la mente es algo que infringe la ley, es decir algo prohibido o que genera daño, y quizás por este motivo es que se percibe a esta técnica como una técnica empleada que hace daño, y es que se encierran tantos mitos, y en consecuencia a esta visión es que se puede ver tantas posturas encerradas en mitos y verdades referente a todo lo relacionado con el fracturamiento hidráulico en la producción de hidrocarburos (petróleo y/o gas natural).

 [Fuente de imagen. Wikimedia Commons](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gasbohrung_"Bötersen_Z11".JPG)

¿Por qué el uso del fracturamiento hidráulico (fraking)?

Lo primero y no menos importante en lo que tenemos que pensar es en la demanda energética mundial, debido a esta primordial razón es que surge la necesidad de aplicar este método de producción de hidrocarburo, ahora bien quizás muchos piensen en:

¿Por qué no explotar y producir los yacimientos petrolíferos y de gas natural mediante los métodos convencionales?

En gran medida la mayoría de los yacimientos de petróleo y gas natural en el mundo, se explotan mediante técnicas convencionales, sin embargo al querer aumentar la producción de hidrocarburos surgen las ideas de explotar los llamados yacimientos no convencionales, bueno amigos hasta este punto parece ir bien la cosa, pero todavía surgen más interrogantes dentro de este asunto, y es que pudiéramos preguntarnos:

¿Qué son los yacimientos no convencionales?

Este es una pregunta que puede ser respondida de una forma muy clara y precisa, pero que continuará alimentando el ciclo de interrogantes, es normal que dentro de un proceso investigativo donde estemos aclarando ciertas verdades, mitos y mentiras, surjan un cúmulo de interrogantes.

Ahora sí empecemos a dar repuestas, un yacimiento no convencional es aquel yacimiento que no tiene los elementos geológicos necesarios para ser categorizados como un yacimiento convencional.

Por eso les dije que esta respuesta nos iba a llevar a otra interrogante, y no es más que preguntarnos: ¿Qué es un yacimiento convencional?

Un yacimiento convencional se puede conceptualizar como aquella unidad geológica (Roca reservorio) que contiene el hidrocarburo (Petróleo y/o gas natural) en el cual para que puede estar almacenado estos recursos energéticos se deben cumplir una serie de factores geológicos como: - Roca madre: donde se generó el hidrocarburo.

- Roca reservorio: donde se almacena el hidrocarburo.

- Roca sello: yacimiento con características de baja permeabilidad (sello) como las lutitas, necesarias para que el petróleo deje de migrar y se entrampe.

- Columna de roca: necesaria para ejercer la presión suficiente para que el hidrocarburo migre.

En conclusión un yacimiento convencional es un yacimiento en el que se pueda entrampar el petróleo, que a su vez ocurran los procesos generación – migración - acumulación del hidrocarburo en la roca reservorio que es finalmente el yacimiento contenedor de los hidrocarburos comerciables.

Entendido lo que es un yacimiento convencional, podemos hacer una restructuración y redefinir un concepto acorde al tema que estamos tratando, por lo que pudiéramos decir que un yacimiento no convencional es aquel que tiene como característica principal la ausencia de cualquiera de los elementos geológicos necesarios en los yacimientos convencionales como la trampa, la migración y acumulación del hidrocarburo.

^{Imagen elaborada por @carlos84 utilizando las herramientas de Microsoft Power Point}

Si los yacimientos no convencionales son los más explotados debido a que cumplen con las condiciones idóneas para ser producidos, debemos de pensar y analizar que estos también serán los primeros en agotar sus reservas, y en muchos de los casos bajan su valor de presión (presión de yacimiento) y por ende se ve una disminución en la producción de los mismos. Esta situación y la alta demanda energética, ha hecho que algunos países están aplicando el método de estimulación hidráulica en la extracción y explotación de hidrocarburos de estos yacimientos llamados no convencionales.

La fracturación hidráulica es una técnica de estimulación bastante compleja, ya que tenemos que romper con las barreras geológicas que demandan estos yacimientos no convencionales, tales como:

[1] Yacimientos que tienen asociados en sus reservas de hidrocarburos, un tipo de roca que posee muy baja permeabilidad.

En este punto te puedes preguntar:

¿Qué es permeabilidad y qué relación tiene con las llamados yacimientos no convencionales?

En base a las características geológicas que posee un yacimiento podemos decir que la permeabilidad es la habilidad que tiene la roca para dejar fluir un fluido a través de ella.

En el caso de los yacimientos no convencionales el tipo de roca que se encuentra presente es la lutita, la cual se encuentra en la clasificación de una arcilla con muy baja permeabilidad que impide el flujo del petróleo y/o gas natural desde el yacimiento hacia las cercanías del pozo que se esté perforando.

[2] Yacimientos que poseen Petróleo y/o gas que provienen de una roca madre de baja porosidad y permeabilidad, en este caso podemos entender la porosidad como los espacios interconectados de la roca por donde fluye el petróleo, lo que significa que para este tipo de yacimiento resulta más difícil la extracción de hidrocarburo.

[3] Yacimientos que tienen dentro de sus reservas hidrocarburos como petróleo pesado, el cual por su alta viscosidad hace de que no pueda fluir fácilmente.

^{Condición idónea de porosidad y permeabilidad para un yacimiento convencional. [Fuente de imagen. Wikimedia commons]()}

En la imagen anterior podemos apreciar el prototipo de roca almacén, llamada también roca reservorio (yacimiento productor) en las que se presentan las condiciones idóneas de un yacimiento convencional, en donde existe una alta porosidad de la roca permitiendo así el paso y migración de los hidrocarburos.

Técnicamente hablando, la razón o causa principal por la que se emplea las operaciones de fracturamiento hidráulico (fracking) es la de poder explotar y poner a producir los yacimientos que poseen una baja permeabilidad y porosidad, aunado a esto también se pueden presentar otros casos en lo que puede estar presentes otros yacimientos que contengan petróleo extra pesado, arenas bituminosas y gas natural extraídos de mantos de carbón.

Mucha de la producción de petróleo y gas natural extraídos de yacimientos no convencionales son de Estados Unidos de Norteamérica, sin embargo existen países de Latinoamérica como Argentina y Colombia que están contemplando el uso e implementación de la técnica del fracturamiento hidráulico. En el caso de Argentina se trata el caso de la aplicación del fracking para el yacimiento que tiene como nombre “vaca muerta”.

Vaca muerta es un yacimiento ubicado en Argentina en el que básicamente se tiene un tipo de petróleo bituminoso y gas de lutitas en el que resulta factible la aplicación del método de fracturación hidráulica.

^{[Fuente de imagen. Wikimedia Commons]( )}

Ya teniendo claro las razones por las que se emplea la técnica de fracturación hidráulica, podemos entrar en la temática de entendimiento y aplicación del método.

¿En qué consiste la técnica de fracturación hidráulica?

Por lo aprendido hasta este punto, los yacimientos candidatos para que se le aplique la técnica de producción y estimulación por fracturamiento hidráulico son los yacimientos no convencionales, para ello es necesario establecer una comunicación entre la superficie y el subsuelo, específicamente con el yacimiento productor no convencional mediante la perforación de un pozo que puede ser de forma vertical u horizontal (tipo J), la profundidad de estos yacimientos convencionales comúnmente son más profundos que los convencionales, por lo que la logística y complejidad de la perforación es completamente distinta que la de los yacimientos convencionales.

Una vez que ya se perfora el pozo y se llega a la profundidad determinada, es decir al objetivo que es el yacimiento no convencional, se procede a la completación del pozo, en esta parte se introduce un fluido especializado hacia la formación productora que posee baja permeabilidad y porosidad, con la intención de abrir unos canales a la roca reservorio (yacimiento) que pueda ayudar a elevar la condición de porosidad y permeabilidad de la roca.

¿Qué fluido y elementos químicos son los introducidos en la formación productora de baja permeabilidad y porosidad?

Según sea la prioridad y necesidad del caso, es decir dependiendo de qué tipo de yacimiento no convencional se pretenda explotar, es que se utilizan los aditivos químicos necesarios y el tipo de fluido a inyectar hacia la formación, y de esta forma fracturarse para elevar su condición de porosidad y permeabilidad, sin embargo entre los más utilizados están el agua inyectada a presión mezcladas con algunas arcillas que ayudan a mantener abiertos los poros de la roca y otros productos químicos que ayudan a la migración del hidrocarburo hacia las cercanías del pozo, y que dependiendo del método de producción estos hidrocarburos son extraídos hasta la superficie, en donde dependiendo de las facilidades de superficies, es decir líneas de flujo, tanques, válvulas, separadores de flujo, entre otros, pueden ser comercializados y atractivos desde un punto de vista económico.

^{Ilustración de fractura hidráulica y actividades relacionadas. [Fuente de imagen. Wikimedia Commons]( )}

¿Contemplan los estudios de pregrado de Ingeniería de petróleo y la empresa nacional PDVSA el uso del fracking?

Voy hablar netamente basado en mi opinión, argumentada y basada en los conocimientos previos que tengo sobre ciertas materias que vi en mi formación profesional en Ingeniería de petróleo, como lo son: Reacondicionamiento y estimulación de pozos, Ingeniería de yacimientos I, Ingeniería de yacimientos II e Ingeniería de yacimientos III, todo estos comparado con la experiencia obtenida en los trabajos realizados en PDVSA en el área de perforación de pozos ocupando el cargo de ingeniero de operaciones.

[1] Primero que todo la técnica de inyectar agua, vapor de agua, y cualquier otro agentes estimulante al yacimiento, utilizando como medios la perforación de pozos inyectores, no es una idea nueva, inclusive para los estudiantes de ingeniería de petróleo que cursan la materia de ingeniería de yacimientos III lo pueden verificar, sin embargo la diferencia está, en que este conocimiento está en libros donde se contempla la técnica de inyección de agua hacia el yacimiento para estimular y aumentar la producción en yacimientos convencionales, sobre todo en yacimientos depletados que ya han agotado su presión de yacimiento, y no contempla el uso de algún agente estimulante para yacimientos no convencionales.

Al no estar especificado esta técnica en los conocimientos básicos universitarios, se puede pensar en la idea en que esta técnica siga una ruta de estudio e investigación, que ayude a evaluar el impacto ambiental negativo que esta pueda llegar a tener en su aplicación en los yacimientos no convencionales.

[2] En mi experiencia laboral en los campos: Barua – Motatán – La Ceiba (Sur del Lago Trujillo) que son los campos en los que yo me desempeñe como ingeniero de operaciones, son campos que tienen como característica principal que todos sus yacimientos son convencionales, por lo que no es necesario el uso de esta técnica, y hasta los momentos no conozco caso alguno en Venezuela que amerite la aplicación del método, por ejemplo para la Faja petrolífera del Orinoco se tiene un Petróleo Extra pesado, que en gran manera puede ser extraído mediante una técnica de calentamiento de la formación con la inyección de agua caliente para bajar la viscosidad del petróleo y de esta forma poderlo extraer, sin embargo es una técnica que no tiene nada que ver con el fracking, ya que las características del yacimiento son completamente distintas a los yacimientos donde se puede aplicar el método.

En un futuro quizás, donde se aplican estudios sísmicos y de geología y se puedan descubrir nuevos yacimientos que sean no convencionales, se podría evaluar la posibilidad del uso de la técnica de fracturamiento hidráulico en nuestro país, desde un punto de vista científico y de ingeniería.

¿Qué pienso yo de lo que alegan detractores y defensores del método?

Ante todo resulta necesario que estudiemos la historia de la industria petrolera, con ello a lo que me refiero es que el petróleo y el gas natural son recursos que han sido explotados cometiendo errores de todo tipo,estas son actividades que esta prestos a errores operacionales, por ejemplo si ocurre un derrame, casi siempre cuando se hacen las investigaciones resulta que ha sido por error humano, fallas mecánicas, entre otras.

El fracturamiento hidráulico es una técnica relativamente nueva, falta someter esta técnica a muchos estudios honestos y consensuados, estudiar los elementos donde se han presentado errores, y sobre todo evaluar la posibilidad de cambiar la preparación del fluido que se inyecta a la formación, teniendo en cuenta utilizar aditivos que no sean contaminantes en las condiciones del subsuelo.

Qué fluidos y aditivos químicos son empleados en el fracturamiento hidráulico?

Lógicamente tenemos que pensar amigos que si se pretende fracturar la formación productora, desde luego se tiene que inyectar algún fluido a alta presión a la formación, en este caso pienso que en la selección del fluido y estudios a futuros acerca del uso de agentes químicos mezclados con el agua son la clave para corregir asuntos tan importantes como el impacto ambiental que esta técnica pueda utilizar.

Sin embargo no podemos hablar de eso sin antes saber que la técnica de fracturamiento hidráulico básicamente y en la mayoría de los casos emplea como fluido inyectante el agua, que junto con una cantidad de arena y aditivos químicos se mezclan para dar como resultado un fluido que pueda mejorar las condiciones de porosidad y permeabilidad del yacimiento reservorio.

^{[Fuente de imagen. Wikimedia Commons]()}

En la imagen anterior podemos ver la capacidad de almacenamiento y mezclado necesario para realizar estas actividades, reflejado en la cantidad de camiones y equipos de superficie para preparar y bombear el fluido de inyección.

En esta otra imagen se puede apreciar la cantidad de agua necesaria para ser bombeada mediante los diversos pozos perforados hacia el yacimiento de características no convencionales, por lo que se puede deducir que la cantidad en volumen de agua necesaria para mezclar con aditivos químicos y arena para ser posteriormente bombeados e inyectados al yacimiento no convencional son muy altos, teniendo esta parte un punto muy criticable, ya que esas grandes cantidades de agua dulce al mezclarse con esos aditivos es difícilmente recuperable, por lo que las regiones más escasas de agua dulce son las perjudicadas en este caso.

^{[Fuente de imagen. Wikimedia Commons]()}

Conclusión

Sin lugar a dudas que evaluando los antecedentes polémicos que envuelven dicha técnica, no puedo cerrar este artículo sin antes centrar mi atención y mi análisis más referido en el impacto ambiental que ha tenido la aplicación de esta técnica, que de pronto concluir tocando ciertos puntos técnicos que quizás para algunos no resulta de gran relevancia en comparación a poder dimitir los aspectos de impacto ambiental que ha tenido y está teniendo la implementación de estas actividades de estimulación.

Como lo dije ya en párrafos anteriores, no tuve la oportunidad de estar presente en la supervisión de algún trabajo de estimulación mediante la técnica del fracking, ya que las características geológicas de los yacimientos de Venezuela no lo amerita, y que las políticas legislativas en materia de hidrocarburos, no contempla este tipo de actividad de extracción en el territorio nacional.

Sin embargo soy de los que piensa que el futuro acerca de si se sigue empleando esta técnica en otras partes del mundo, está en realizar estudios e investigaciones que determinen la posibilidad de migrar hacia otras formas de poder emplear fluidos que no posean en su composición aditivos químicos que puedan contaminar acuíferos de agua dulce, y que también no comprometan el comportamiento normal de los estratos de rocas en el subsuelo junto con los fluidos que originalmente allí permanecen.

Actualmente se tienen antecedentes de que se han llegado a contaminar acuíferos de agua dulce con la implementación de esta técnica, también que con la emisión de gases producto de esta práctica se ha llegado a afectar la calidad del aire, la mayoría de las denuncias acerca del impacto ambiental negativo que ha generado esta práctica en la contaminación del suelo, aire y agua se han hecho en los Estados Unidos de Norte América, ya que en esa región es donde se ha tenido la mayor proliferación en la aplicación de esta técnica de estimulación.

No es ninguna sorpresa de que sean los Estados Unidos los más interesados en utilizar esta técnica, ya que ellos son uno de los más grandes consumidores de la energía derivada de los combustibles fósiles.

Sin embargo debido a que esta necesidad de incrementar la producción de petróleo y gas natural de algunos países Latinoamericanos, se ha visto la posibilidad de extraer hidrocarburos de yacimientos no convencionales, tal es el caso de Colombia y Argentina, resaltando el caso de Argentina por tener un yacimiento potencialmente grande en sus reservas como lo es el yacimiento no convencional llamado Vaca muerta.

Aunque ya Argentina está empleando la fracturación hidráulica como método para extraer hidrocarburos no convencionales, solo esperamos que estos países logren emplear esta técnica evaluando los posibles riesgos ambientales, y que sobre todo contemplen dentro de sus prioridades el estudio e investigación en la evolución hacia la utilización de fluidos inyectantes que no generen un problema ambiental, tanto en el subsuelo y aguas subterráneas, sin dejar de lado las implicaciones que está teniendo la implementación de esta técnica en la calidad del aire que afecta directamente la salud del ser humano.

^{[Fuente de imagen. Wikimedia Commons]( )}

En la imagen anterior podemos ver la necesidad existente de trabajar en boca de pozo para poder supervisar las actividades de inyección del fluido fracturante, lo otro a tomar en cuenta la cantidad de líneas de flujo desde los camiones donde está almacenado el fluido estimulante hasta la boca del pozo.

^{[Fuente de imagen. Wikimedia Commons]()}

Por lo que las medidas de seguridad y conocimiento previo de la actividad operacional deben resultar primordial para evitar accidentes.

Espero haber podido abarcar los elementos que puedan resultar más relevantes para la comprensión y análisis en lo que es la aplicación del fracturamiento hidráulico en los yacimientos no convencionales, exhortando a todo aquel interesado en el tema a dejar sus comentarios acerca de sus impresiones referentes a este controversial tema.

Referencias consultadas

[1] [Qué es el fracking y por qué genera tantas protestas](https://www.bbc.com/mundo/noticias/2013/10/131017_ciencia_especial_fracking_abc_am)

[2] [Una guía para entender la fracturación hidráulica](https://www.icog.es/TyT/index.php/2016/03/una-guia-entender-la-fracturacion-hidraulica/)

Referencia recomendada

Para cualquier lector interesado en querer analizar un poco sobre la técnica fracking, sobre todo considerando todos los mitos y realidades que encierra este tema, les recomiendo leer el siguiente artículo:

[¿Mitos y realidades del fracking?](https://acp.com.co/web2017/es/todo-sobre-el-fracking/830-mitos-y-realidades-del-fracking)

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