Fracturamiento Hidráulico - Temas e Impacto

El proceso de fracturar un pozo está lejos de ser benigno. Las siguientes secciones proporcionan una visión general de algunas de las cuestiones e impactos relacionados con esta técnica de estimulación de pozos.

• El uso del agua

En 2010, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos estimó que entre 70 y 140 mil millones de galones de agua se utilizan para fracturar 35.000 pozos en los Estados Unidos cada año. Esto es aproximadamente el consumo anual de agua de 40 a 80 ciudades, cada uno con una población de 50.000. 

Los tratamientos de fractura en pozos de metano en capas de carbón utilizan entre 50.000 y 350.000 galones de agua por pozo, mientras los profundos horizontales pozos de esquisto pueden usar en cualquier lugar de 2 a 10 millones de galones de agua para fracturar un solo pozo. La extracción de tanta agua para el  fracking ha levantado la preocupación por los impactos ecológicos de los recursos acuáticos, así como la deshidratación de los acuíferos de agua potable.

Se ha estimado que el transporte de dos a cinco millones de galones de agua (dulce o aguas residuales) requiere 1.400 viajes de camiones. Por lo tanto, no sólo el agua utilizada para la fracturación hidráulica agotan los suministros de agua dulce y causan impacto al hábitat acuático, el transporte de tanta agua también crea polución en el aire y problemas de reparación y seguridad  en las carreteras.

• Arena y agentes de sostén

Los pozos de petróleo y gas convencionales utilizan, en promedio, 300.000 libras de apuntalante (agentes de sostén), los tratamientos de fracturas en capas de carbón utilizan en cualquier lugar de 75.000 a 320.000 libras de apuntalante, los pozos de gas de esquisto pueden usar más de 4 millones de libras de apuntalante por pozo.

Minas de arena Frac están surgiendo en todo el país, desde Wisconsin a Texas, trayendo consigo su propio conjunto de impactos. La minería de arena para uso apuntalante genera su propia gama de impactos, incluyendo el consumo de agua y emisiones a la atmósfera, así como problemas potenciales para la salud relacionados con la sílice cristalina.

• Químicos tóxicos

Además de grandes volúmenes de agua, una variedad de productos químicos se utilizan en fluidos de fracturamiento hidráulico. Los grupos del petróleo y de la industria del gas y el comercio se apresuran a señalar que los productos químicos normalmente constituyen sólo el 0,5 y el 2,0% del volumen total del fluido de fracturación. Cuando se utilizan millones de galones de agua, sin embargo, la cantidad de productos químicos por operación fracking es muy grande. Por ejemplo, una operación de fracturación cuatro millones de galones utilizaría de 80 a 330 toneladas de productos químicos. 

Como parte del Proyecto del Estado de Nueva York Declaración Suplementaria Genérico de Impacto Ambiental (SIEG) relacionados con Perforación Horizontal y de gran volumen fracturamiento hidráulico en la pizarra de Marcelo, el Departamento de Conservación del Medio Ambiente cumplió una lista de los productos químicos y aditivos utilizados en la fracturación hidráulica. La siguiente tabla muestra ejemplos de diferentes tipos de aditivos de fracturamiento hidráulico propuestas para su uso en Nueva York. 

ADITIVO TIPO	DESCRIPCIÓN DEL OBJETO	EJEMPLOS DE PRODUCTOS QUÍMICOS
Apuntalante	“Props” fracturas abiertas y permite que el gas / líquido fluya más libremente a la perforación del pozo.	Arena [bauxita sinterizados; óxido de zirconio; cuentas de cerámica]
Ácido	Limpia intervalos de perforación de cemento y lodo de perforación antes de fracturarse la inyección de fluido, y proporciona ruta accesible para la formación.	El ácido clorhídrico (HCl, 3% a 28%) o ácido muriático
Breaker	Reduce la viscosidad del fluido a fin de liberar agente de sostén en las fracturas y mejorar la recuperación del fluido de fracturación	Peroxidisulfatos
Bactericida / biocida	Inhibe el crecimiento de organismos que podrían producir los gases (en particular sulfuro de hidrógeno) que podría contaminar el gas metano. También previene el crecimiento de bacterias que pueden reducir la capacidad del fluido para llevar a agente de sostén en las fracturas.	Glutaraldehído; 2-bromo-2-nitro-1,2-propanodiol
Buffer / agente de ajuste de pH	Ajusta y controla el pH del fluido con el fin de maximizar la eficacia de otros aditivos tales como agentes de reticulación.	De sodio o carbonato de potasio; ácido acético
Arcilla Estabilizador / control	Evita la hinchazón y la migración de las arcillas de formación que podrían bloquear los espacios de poros reduciendo así la permeabilidad.	Las sales (por ejemplo, cloruro de tetrametil amonio) [cloruro de potasio
Inhibidor corrosivo	Reduce la formación de óxido en tubos de acero, tubos de sitio, herramientas y tanques (utilizado sólo en los fluidos de fracturamiento que contienen ácido).	Metanol; bisulfato de amonio para eliminadores de oxígeno
Reticulador	La viscosidad del fluido se incrementa el uso de ésteres de fosfato en combinación con metales. Los metales se conocen como agentes de reticulación. El aumento de la viscosidad fluido de fracturación permite que el fluido para llevar más agente de sostén en las fracturas.	Hidróxido de potasio; sales de borato
Reductor de fricción	Permite que los fluidos de fractura al ser inyectados en tasas y presiones por reducir al mínimo la fricción óptimas.	Acrilato-acrilamida de sodio copolímero;  poliacrilamida (PAM); destilados de petróleo
Agente gelificante	Aumenta la viscosidad del fluido de fracturación, lo que permite que el fluido se llevan más apuntalante en las fracturas.	Goma de guar; destilado de petróleo
Control de Hierro	Evita la precipitación de carbonatos y sulfatos (carbonato de calcio, sulfato de calcio, sulfato de bario), que podría conectar fuera de la formación.	El cloruro de amonio; etilenglicol; poliacrilato
Solvente	Aditivo que es soluble en aceite, el agua y los fluidos de tratamiento a base de ácido que se utiliza para controlar la humectabilidad de las superficies de contacto o para prevenir o romper emulsiones	Varios hidrocarburos aromáticos
Surfactante	Reduce la tensión superficial del fluido de fracturamiento con ello ayudar a la recuperación de líquidos	Metanol; isopropanol; alcohol etoxilado

Muchos productos químicos de fluidos de fracturación son conocidos por ser tóxicos para los humanos y la vida silvestre, y varios se sabe que causan cáncer. Sustancias potencialmente tóxicas incluyen destilados de petróleo tales como queroseno y combustible diesel (que contienen benceno, etilbenceno, tolueno, xileno, naftaleno y otros productos químicos); hidrocarburos aromáticos policíclicos; metanol; formaldehído; etilenglicol; éteres de glicol; ácido clorhídrico; e hidróxido de sodio.

Muy pequeñas cantidades de algunas sustancias químicas fracking son capaces de contaminar millones de litros de agua. Según el Grupo de Trabajo Ambiental, productos a base de petróleo conocidas como destilados de petróleo como el queroseno (también conocido como destilados hidrotratados ligeros, alcoholes minerales, y un petróleo mezclas de destilados) es probable que contengan benceno, un carcinógeno humano conocido que es tóxico en el agua niveles mayores de cinco partes por mil millones (o 0.005 partes por millón).

Claramente, algunos fluidos de fracturamiento hidráulico contienen productos químicos considerados como "desechos peligrosos". Incluso si se diluyen estos productos químicos es inconcebible que la EPA está permitiendo que estas sustancias que se inyectan directamente en las fuentes subterráneas de agua potable. 

• Preocupaciones de salud

La exposición humana a productos químicos fracking puede ocurrir por la ingestión de productos químicos que se han derramado y hayan entrado a fuentes de agua potable, a través del contacto directo de la piel con los productos químicos o residuos (por ejemplo, por los trabajadores, los respondedores de derrames o profesionales de la salud), o por la inhalación de los vapores de los residuos de contraflujo almacenado en pozos o tanques.

En 2010, Theo Colborn y tres co-autores publicaron un artículo titulado Operaciones de Gas Natural desde una perspectiva de salud pública. Colborn y sus co-autores información efecto de salud resumido para 353 productos químicos utilizados para perforar pozos de gas natural y de la fractura en los Estados Unidos. Efectos sobre la salud se dividen en 12 categorías: piel, ojos y órganos sensoriales, respiratorias, gastrointestinales y del hígado, el cerebro y el sistema nervioso, inmunológico, renales, cardiovasculares y de sangre, cáncer, mutagénico, disrupción endocrina, otros, y efectos ecológicos. El siguiente gráfico ilustra los posibles efectos en la salud asociados con los 353 productos químicos relacionados con el gas natural para que Colborn y sus co-autores fueron capaces de reunir datos de efectos para la salud.

• El agua de la superficie y la contaminación del suelo

Los derrames de productos químicos y desechos  durante el transporte, las operaciones y la eliminación de residuos de la fracturación han contaminado las aguas del suelo y de la superficie. En 2013, 41 derrames afectaron las aguas superficiales en Colorado solo. Esta sección proporciona algunos ejemplos de los derrames relacionados con fracturamiento hidráulico que han llevado a los impactos ambientales.

Dos derrames mataron peces: En septiembre de 2009, Cabot Oil and Gas derramaron gel fluido de fracturamiento hidráulico LGC-35 dos veces en gas Heitsman de la compañía también. Los dos incidentes lanzaron un total de 8.000 galones de fluido de fracturación, contaminando Stevens Creek y que resultó en la muerte de peces. LGC-35, un lubricante bien utilizado durante el proceso de fracturación. Un tercer derrame de LGC-35 se produjo una semana después, pero no entró en el arroyo.

El fluido de fracturamiento contamina una cuenca alta calidad: En diciembre de 2009, un pozo de aguas residuales se desbordó en Cowden Atlas Resources 17 de gas, y una cantidad desconocida de desechos de fluidos de fracturamiento hidráulico entró Dunkle Run, una "alta calidad de las cuencas hidrográficas". La empresa no se presentó el derrame. En agosto de 2010 el Departamento de Protección del Medio Ambiente (DEP) de Pennsylvania impuso una multa $ 97.350 contra Recursos Atlas.

Otro impacto de derrames de fluidos un canal de agua de alta calidad: En mayo de 2010, Range Resources fue multado fue multado con $ 141.175 por no notificar inmediatamente al Departamento de Protección Ambiental de Pennsylvania, cuando la compañía derramó 250 barriles de fluidos de fracturamiento diluidas debido a un conjunto de trazos en una transmisión la línea. Los líquidos fluyen en un afluente sin nombre de Brush Run, matando a por lo menos 168 peces, salamandras y ranas. El curso de agua se designa como una pesquería de agua caliente bajo el programa de protección de aguas especial de Pennsylvania.

Los fluidos de fracturamiento afectan el suelo y el estanque: En mayo de 2011, un problema mecánico en una Pennsylvania pozo de gas natural, causó miles de galones de agua salobre y el fluido de fracturamiento hidráulico de composición desconocida que arrojan fuera del pozo, abruman las instalaciones de contención y fluyen a través de un campo y en un charco. La agencia de manejo de emergencias local dijo a siete familias a evacuar sus hogares. Tomó un equipo de respuesta - Botas y fochas con sede en Houston - 13 horas para llegar al lugar. Seis días pasaron antes de los trabajadores fueron capaces de sellar la fuga, reemplace la cabeza del pozo y obtener el bien "bajo control".

• La contaminación de aguas subterráneas

En 2004, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) publicó un estudio final sobre la evaluación de los impactos de las fuentes subterráneas de agua potable por fracturamiento hidráulico de embalses de capas de carbón metano.  En el estudio, la EPA encontró que diez de las once cuencas de CBM en los EE.UU. se encuentran, al menos en parte, dentro de FSAP. Además, la EPA determinó que en algunos casos, los productos químicos de fracturación hidráulica se inyectan directamente en FSAP durante el curso de las operaciones normales de fracturación. 

Los cálculos realizados por la EPA en el borrador de su estudio muestran que al menos nueve productos químicos de fracturamiento hidráulico pueden inyectarse en o cerca de FSAP en concentraciones que representan una amenaza para la salud humana. El siguiente cuadro es una reproducción de los datos del proyecto de estudio de la EPA. Como se observa en el gráfico, los productos químicos pueden ser inyectados a concentraciones que son entre 4 a casi 13.000 veces la concentración aceptable en el agua potable.

No sólo la inyección de estos productos químicos representan una amenaza a corto plazo para la calidad del agua potable, es bastante posible que podría haber consecuencias negativas a largo plazo para la FSAP de estos fluidos de fracturamiento. De acuerdo con el estudio de la EPA, los estudios realizados por la industria del petróleo y el gas, y entrevistas con la industria y los reguladores, de 20 a 85% de los fluidos de fracturamiento pueden permanecer en la formación, lo que significa que los fluidos podrían seguir siendo una fuente de contaminación de las aguas subterráneas para el año venir.

• Calidad del aire 

En muchas regiones productoras de petróleo y de gas, se ha producido una degradación de la calidad del aire a medida que aumenta perforación. Por ejemplo, en Texas, los altos niveles de benceno se han medido en el aire cerca de pozos en Barnett Shale campos de gas. Estos tóxicos en el aire volátiles pueden ser originarios de una variedad de fuente de gas de campo, tales como separadores, deshidratadores, condensadores, compresores, derrames químicos, y las tuberías y válvulas con fugas. Cada vez más, se está llevando a cabo la investigación sobre las posibles emisiones atmosféricas liberadas durante el flujo fractura detrás del escenario, cuando las aguas residuales vuelve a la superficie. Lutitas contienen numerosos hidrocarburos orgánicos y químicos adicionales se inyectan bajo tierra durante la perforación de gas de esquisto, así estimulación (fractura por ejemplo, hidráulica), y reacondicionamientos así. El Centro de la Universidad de Pittsburgh para Entornos y Comunidades Saludables (CHEC) ha estado examinando cómo pueden movilizarse compuestos orgánicos en el esquisto durante fracturar y procesos de extracción de gas. Según los investigadores CHEC, estos compuestos orgánicos son llevados a la superficie en el flujo de retorno de fracturación o agua producidos, ya menudo entran en embalses abiertos (estanques frac), donde las aguas residuales ", se descarga gaseosa sus compuestos orgánicos en el aire. Esto se convierte en un problema de la contaminación del aire y los compuestos orgánicos ahora se denomina contaminantes atmosféricos peligrosos (de HAP) "

• Deposito de basura

Se ha informado de que en cualquier lugar de 25 -. 100% de los fluidos de fracturamiento hidráulico químicos atada volver a la superficie de las operaciones de Marcellus Shale Esto significa que para algunos pozos de gas de esquisto, se generan millones de galones de aguas residuales, y requieren tratamiento, ya sea para reutilización o eliminación.

A medida que la industria se expande, el volumen de residuos generados también está aumentando rápidamente. Entre 2010 y 2011, aumentó en un 70% en Pennsylvania para llegar a más de 610 millones de galones.

El gran volumen de residuos, combinado con altas concentraciones de ciertas sustancias químicas en el flujo de retorno de las operaciones de fracturación, están planteando grandes retos de gestión de residuos para los estados Marcellus Shale.

Además, el Servicio Geológico de Estados Unidos ha descubierto que el flujo de retorno puede contener una variedad de materiales de formación, incluyendo las salmueras, metales pesados, radionucleidos y orgánicos, que pueden hacer el tratamiento de aguas residuales difícil y costoso.

Opciones para la eliminación del reflujo radiactivo o agua producida incluyen inyección subterránea a la clase II pozos UIC y el tratamiento fuera del sitio. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos ha indicado que la clase II de la UIC pozos de eliminación de la inyección son poco frecuentes en Nueva York, y los pozos existentes no tienen licencia para recibir los residuos radiactivos. Pozos de inyección de Clase II también han sido relacionados con los terremotos. 

• Divulgación Química 

 Una cuestión potencialmente frustrante para los dueños de la superficie es que no ha sido fácil averiguar qué sustancias químicas se utilizan durante las operaciones de fracturamiento hidráulico en su vecindario. De acuerdo con el Consejo de Defensa de Recursos Naturales, a finales de los años 1990 y 2000 los primeros intentos por diversos medioambiental y la ganadería organizaciones de defensa para obtener composiciones químicas de los fluidos de fracturamiento hidráulico fueron infructuosos porque las compañías de petróleo y gas se negaron a revelar esta "información de propiedad." A mediados de la década de 2000, el Proyecto Aceite y Responsabilidad Gas y La Bolsa La alteración endocrina (TEDX) comenzaron a recopilar información sobre la perforación y químicos de fracturación de una serie de fuentes, incluyendo hojas de datos de seguridad del material obtenido a través de la libertad de las solicitudes de la Ley de Información de las agencias estatales . TEDX produjo posteriormente informes sobre los productos químicos tóxicos utilizados en la explotación de petróleo y gas en varios estados del oeste, incluyendo Montana, Nuevo México, Wyoming y Colorado, y trabajó con el Grupo de Trabajo Ambiental para producir un informe sobre las sustancias químicas inyectadas en pozos de petróleo y gas en Colorado.

• Fracturamiento hidráulico Mejores Prácticas

Desde una perspectiva de salud pública, si la estimulación fracturamiento hidráulico tiene lugar, la mejor opción es para fracturar formaciones utilizando arena y agua sin ningún tipo de aditivos, o la arena y el agua con aditivos no tóxicos. Aditivos no tóxicos están siendo utilizados por el petróleo en el mar y industria del gas, que ha tenido que desarrollar fluidos de fracturación que no son tóxicos para los organismos marinos.

Es común el uso de diesel en los fluidos de fracturación hidráulica. Esto debe evitarse, ya diesel contiene el benceno cancerígeno, así como otros productos químicos nocivos, tales como naftaleno, tolueno, etilbenceno y xileno.

Según la compañía Halliburton, "Diesel no mejorar la eficiencia del fluido de fracturación, sino que es simplemente un componente del sistema de entrega." Es tecnológicamente factible para reemplazar diesel con "sistemas de entrega", no tóxicos tales como agua corriente. Según la EPA, "existen alternativas a base de agua y desde el punto de vista medioambiental, estos productos a base de agua son preferibles."

Desechos de petróleo y gas se hacen fluir a menudo de nuevo a y se almacenan en pozos en la superficie. A menudo, estos pozos son sin forro. Pero incluso si están alineados, los revestimientos pueden romperse y contaminar el suelo y posiblemente las aguas subterráneas con productos químicos tóxicos.