La fracturación hidráulica (también conocida como hidrofracturación, fracking o fracking) recibió una considerable atención pública debido a la actividad de perforación en Marcellus Shale en la región de los Apalaches, Barnett Shale en Texas y Bakken Shale en Dakota del Norte y Montana. La fracturación hidráulica, junto con la perforación horizontal, hizo que los recursos de gas natural y petróleo previamente inaccesibles en yacimientos estrechos o no convencionales se puedan producir en cantidades económicas. La aplicación de estas tecnologías expandió enormemente la producción de petróleo y gas natural de los Estados Unidos en los últimos diez años.
Fuente de datos: Administración de Información Energética
Tabla de contenidos
Uso de la fracturación hidráulica en el suroeste de Virginia
Perforación y fracturación hidráulica en otras partes de Virginia
¿Cuáles son los requisitos de Virginia Energy para proteger la calidad del agua y el medio ambiente?
Gran parte de los recursos de gas natural de Virginia se encuentran en yacimientos subterráneos no convencionales, donde los hidrocarburos quedan atrapados en esquisto, carbón u otras formaciones rocosas compactas con muy baja porosidad y permeabilidad. Para acceder a los recursos de gas o petróleo en yacimientos no convencionales, las formaciones rocosas deben ser estimuladas o fracturadas artificialmente. El fracking, que se remonta a los años 1940, emplea líquidos y/o gases presurizados como el nitrógeno para estimular o fracturar las formaciones rocosas para liberar el gas o el petróleo. A menudo se bombea arena con los fluidos para ayudar a mantener abiertas las fracturas. La composición y el volumen de los fluidos empleados dependen en gran medida de la geología regional, las propiedades químicas y mecánicas de la roca del yacimiento y la presión de formación del yacimiento.
Especialmente en los yacimientos de esquisto, la fracturación hidráulica a menudo se combina con la perforación horizontal. Con este método de perforación, el pozo se perfora verticalmente a una profundidad ligeramente por encima del reservorio objetivo, y luego se dirige horizontalmente y continúa durante varios miles de pies dentro del reservorio. Esta técnica expone una sección más larga del pozo a la formación objetivo que la de un pozo estrictamente vertical. Luego, la carcasa de acero se coloca en el fondo del orificio y se cerciora en su lugar con cemento o empacadores. En este punto, se crean agujeros o perforaciones en la carcasa en las zonas de producción deseadas. El fluido y / o el gas nitrógeno, a veces con apuntalante de arena, se bombean a través de las perforaciones a alta presión para generar pequeñas fracturas en el yacimiento de esquisto. Estas fracturas crean la conductividad necesaria para que los hidrocarburos fluyan hacia el pozo a un caudal económico.
Diagrama de fracking
Uso de la fracturación hidráulica en el suroeste de Virginia
A partir de 2017, el fracking se empleó en aproximadamente 2100 pozos que producen a partir de formaciones de esquisto, arenisca y piedra caliza en el suroeste de Virginia desde principios a mediados del1950s. Además, más de 6,000 pozos de metano de lecho de carbón están produciendo a partir de vetas de carbón que se fracturaron por hundimientos posteriores a la minería o que fueron fracturadas empleando agua, productos químicos y nitrógeno con arena como apuntalante de fractura. Este tipo de fractura se conoce como fractura de espuma". Debido a las propiedades físicas de las formaciones rocosas y las presiones bastante bajas de los yacimientos en el suroeste de Virginia, rara vez se emplean grandes volúmenes de agua en el proceso de fracking porque el agua puede obstaculizar o bloquear el flujo de gas. Las innovaciones recientes desarrollaron una fractura de nitrógeno del 100% sin líquido añadido, comúnmente llamada fractura seca. El desarrollo de los recursos de gas natural del suroeste de Virginia continúa, con nuevos pozos que se perforan y fracturan hidráulicamente cada año.
Mapa del campo de gas natural del suroeste de VA
La mayoría de los pozos en Virginia se perforan con aire y/o agua para hacer circular los recortes del pozo y lubricar la broca. Cualquier agua utilizada para perforar acuíferos de agua dulce debe cumplir o superar los estándares regionales de calidad del agua establecidos por el Departamento de Calidad Ambiental (DEQ). Ninguna actividad moderna de perforación de gas o metano en capas de carbón incluye el uso de combustible diesel en el fluido de perforación o terminación.
& nbsp
Camión de nitrógeno y árbol de boca de pozo
Perforación y fracturación hidráulica en otras partes de Virginia
Actualmente, los únicos pozos productores de gas y petróleo en Virginia se encuentran en la parte suroeste de la Commonwealth. Se perforaron pozos exploratorios en otras partes del estado durante el siglo 20, pero todos fueron tapados debido a la ausencia de cantidades comerciales de hidrocarburos. El advenimiento de la perforación horizontal junto con la tecnología de fracturación hidráulica existente renovó el interés en algunas de estas áreas, incluidas las áreas subyacentes por Marcellus Shale en las montañas y valles occidentales, y las cuencas mesozoicas del este de Virginia.
El esquisto de Marcellus en Virginia
El Marcellus es un esquisto rico en materia orgánica de edad Devónica que está presente debajo de algunas de las montañas y valles del oeste de Virginia. El Marcellus es el objetivo principal de la reciente perforación horizontal y fracturación hidráulica en Pensilvania y Virginia Occidental, donde es grueso y está enterrado profundamente debajo de capas de roca sedimentaria más joven. En Virginia, el Marcellus está presente en cinturones relativamente poco profundos de roca plegada y fallada. Debido a esta perturbación tectónica, gran parte del gas natural que alguna vez estuvo presente en el Marcellus probablemente se escapó. Un estudio reciente del Servicio Geológico de EE. UU. indica que el Marcellus en esa parte de Virginia está térmicamente sobremaduro, lo que significa que lo más probable es que el esquisto se calentó a una temperatura demasiado alta en el pasado para preservar cantidades económicas de gas o petróleo. Actualmente en Virginia, no hay pozos que produzcan gas natural de la formación Marcellus.
Mapa de Marcellus Shale
La cuenca de Taylorsville
La cuenca de Taylorsville es una cuenca sedimentaria de la era Mesozoica oculta en su mayor parte bajo sedimentos más jóvenes de la llanura costera de Virginia. La parte de la cuenca bajo el Cuello Norte y la Península Media fue objeto de exploración de petróleo y gas en el siglo 20, con una docena de pozos perforados entre 1917 y 1992. Todos los pozos fueron taponados poco después de ser perforados, pero algunos mostraron indicios de la presencia de pequeñas cantidades de gas natural y petróleo. Un pozo que mostraba una indicación de gas natural se fracturó hidráulicamente en 1968, pero la estimulación no resultó en un flujo de gas comercialmente viable, por lo que posteriormente se taponó.
El Departamento de Calidad Ambiental de Virginia (DEQ, por sus siglas en inglés) y Virginia Energy han firmado un acuerdo sobre la revisión coordinada de los impactos ambientales de los posibles permisos para la perforación de petróleo o gas en la llanura costera que incluye la cuenca de Taylorsville. Las agencias se han comprometido a garantizar un proceso transparente que incluya una revisión exhaustiva del impacto ambiental y aborde todos los comentarios públicos. El acuerdo ayudará a las agencias y al público a enfocarse en el carácter distintivo y complejo del sistema acuífero de la llanura costera, incluido el acuífero Potomac, que suministra agua para aproximadamente la mitad de la población de Virginia para uso potable, agrícola e industrial. Lea el Memorándum de Acuerdo.
Mapa de la Cuenca Mesozoica de Taylorsville
¿Cuáles son los requisitos de Virginia Energy para proteger la calidad del agua y el medio ambiente?
El marco regulatorio de Virginia Energy sirve para permitir el desarrollo y la producción seguros y ambientalmente responsables de los recursos de gas natural de Virginia. Las reglas de permisos de gas y petróleo de Virginia Energy requieren que el operador complete evaluaciones específicas del sitio de las condiciones superficiales y subterráneas que se verán afectadas por la perforación. Estos requisitos están destinados a garantizar que las operaciones de perforación y terminación de pozos no causen perturbaciones fuera del sitio, afecten negativamente al público o contaminen las aguas superficiales o subterráneas. Virginia Energy monitoreará de cerca los métodos de estimulación y los volúmenes de agua utilizados para el desarrollo de pozos, en caso de que nuevos yacimientos de gas de esquisto en Virginia resulten viables. Virginia Energy trabajará en estrecha colaboración con el Departamento de Calidad Ambiental de Virginia (DEQ) para garantizar que las extracciones de agua y la eliminación de los fluidos producidos no dañen las aguas superficiales o subterráneas y, dependiendo del volumen de agua utilizado, si se requieren permisos adicionales de extracción de aguas subterráneas y superficiales.
No hubo casos documentados de degradación de aguas superficiales o subterráneas por fracking en Virginia. La protección de las aguas superficiales y subterráneas se logra a través de los requisitos de revestimiento, cementación y gestión de fluidos que deben cumplir al perforar y estimular un pozo. Como se muestra, múltiples capas de tubería de acero y cemento se extienden a través de las zonas de agua subterránea para evitar que los fluidos profundos, a menudo salinos, contaminen las aguas subterráneas dulces y poco profundas.
Sección transversal de múltiples carcasas de acero con cemento entre ellas.
Se requiere una carcasa cementada al menos 300 pies por debajo de la superficie o 50 pies por debajo del horizonte de agua subterránea más profundo conocido, lo que sea más profundo. En la región de Tidewater, existen disposiciones especiales que requieren que la carcasa se cimente como mínimo de 2,500 pies o 300 pies por debajo de la fuente de agua subterránea dulce más profunda. Por lo general, el fracking ocurre en formaciones que están al menos 500 pies por debajo de las zonas de agua subterránea dulce para los pozos de metano de lecho de carbón y miles de pies por debajo de las zonas de agua dulce para otros tipos de pozos de gas. Estos requisitos garantizan la protección de las aguas subterráneas contra la contaminación por perforación, fracking o fluidos producidos.
Las regulaciones requieren que cada solicitud de licencia incluya un plan de ejemplificación, análisis y monitoreo de referencia de aguas subterráneas. El programa de monitoreo de aguas subterráneas consiste en ejemplificaciones y pruebas iniciales de línea de base, seguidos de ejemplificaciones y pruebas posteriores luego de perforar el pozo.
Gráfico de ProPublica.org
Las regulaciones de Virginia Energy también protegen la calidad del agua una vez que los fluidos de fracking regresan a la superficie. Por lo general, solo alrededor del 15al30% de los fluidos de fracking inyectados regresan a la superficie. Una vez devueltos a la superficie, los fluidos de fracking deben almacenar en pozos revestidos o tanques aprobados hasta su eliminación permanente. Todos los sitios de pozos de gas son sistemas de circuito cerrado. No se permiten perturbaciones ni descargas fuera del sitio. Los fluidos de perforación y fracking se eliminan en un pozo de eliminación de desechos de Clase II permitido por la EPA o se aplican en la tierra luego de cumplir con los requisitos reglamentarios.
Las regulaciones de Virginia Energy también rigen la construcción y operación de tuberías de recolección y carreteras en el sitio. La construcción debe cumplir con todos los requisitos de control de erosión y sedimentos, aguas pluviales y recuperación. Todas estas actividades están cubiertas por fianzas de cumplimiento.
¿Se puede llevar a cabo el fracking en los nuevos yacimientos de gas de esquisto de forma segura en Virginia?
Las regulaciones de Virginia están escritas para que todo el desarrollo de gas y petróleo en el Commonwealth se lleve a cabo de manera segura y ambientalmente responsable. El proceso de fracking se empleó en la gran mayoría de los pozos productores en el suroeste de Virginia y se espera que continúe. No se conocen problemas de calidad del agua en Virginia directamente asociados con la fracturación hidráulica. La EPA realizó múltiples estudios que no encontraron degradación del agua dulce por las actividades de fracturación hidráulica.
Preguntas frecuentes
¿Quién tiene la autoridad reguladora principal sobre los pozos de gas natural y petróleo en Virginia?
Virginia Energy es la autoridad reguladora de los permisos y operaciones de gas y petróleo en todo el estado. Los gasoductos interestatales y los campos de almacenamiento de gas están bajo la jurisdicción de la Comisión Estatal de Corporaciones (SCC).
Se aplican requisitos especiales a los pozos perforados en la región de Tidewater. Una solicitud de licencia de perforación debe ir acompañada de una Evaluación de Impacto Ambiental, que será revisada por el Departamento de Calidad Ambiental, distribuida a todas las agencias estatales apropiadas y puesta a disposición del público para comentarios. Virginia Energy no puede emitir una licencia para perforar hasta que se consideraron las recomendaciones de DEQ.
¿Los inspectores de Virginia Energy tienen experiencia con pozos de gas de esquisto?
Los inspectores de Virginia Energy tienen experiencia con más de 2,100 pozos de gas de esquisto verticales y horizontales. La principal formación objetivo de esquisto en Virginia es el Lower Huron.
¿Con qué frecuencia Virginia Energy inspecciona los pozos de gas?
Virginia Energy emplea un proceso de inspección basado en el riesgo. Esto significa que los inspectores están presentes durante las etapas más críticas del desarrollo del pozo: construcción del sitio, perforación, cementación, fracking y recuperación del sitio. Una vez que se completa el pozo y se estabiliza el sitio, existe un riesgo sustancialmente reducido de impactos no deseados. En este punto, las licitaciones de pozos de las compañías de gas, en promedio, visitan los sitios de pozos de gas de esquisto una vez por semana y los pozos de metano de lecho de carbón dos o tres veces por semana para verificar los medidores de producción y las condiciones del sitio del pozo. Virginia Energy continúa inspeccionando el sitio durante la vida útil del pozo. La ley de Virginia requiere que las compañías notifiquen inmediatamente a la Agencia sobre cualquier problema dentro o fuera del sitio relacionado con el pozo, tubería o instalación.
¿Virginia ha recibido alguna solicitud de permiso para perforar pozos fuera del suroeste de Virginia?
No hay solicitudes pendientes para que se perforen pozos fuera de la región carbonífera del suroeste de Virginia.
¿Qué contiene el fluido de fracking?
Tanto en el fracking a base de nitrógeno como en el de agua, los aditivos se emplean normalmente como reductores de fricción, agentes gelificantes, agentes espumantes y antibacterianos. Muchos de estos ingredientes se neutralizan o diluyen en el subsuelo, y las operaciones de fracking no dan como resultado volúmenes concentrados de desechos químicos. Los principales componentes de preocupación en los fluidos devueltos a la superficie por el fracking son los cloruros y otras sales. Los aditivos siguen siendo un componente diluido en las aguas devueltas.
Se han planteado preocupaciones sobre los productos químicos utilizados en el proceso de fracturación hidráulica. ¿Las empresas de perforación tienen que identificar los productos químicos que están utilizando?
El Consejo de Protección de Aguas Subterráneas y la Comisión Interestatal del Pacto de Petróleo y Gas (IOGCC) establecieron un sitio web para informar sobre los materiales empleados en la fracturación hidráulica. Financiado por el Departamento de Energía de EE. UU., Este histórico registro nacional basado en el sitio web revela los aditivos químicos empleados en el proceso de fracturación hidráulica pozo por pozo, comenzando con los pozos perforados en 2011. Visite el sitio web en www.fracfocus.org.
En 2016, Virginia Energy adoptó regulaciones que requieren una mayor divulgación de los productos químicos empleados para estimular los pozos de petróleo y gas. Los operadores en Virginia ahora deben presentar una lista de productos químicos empleados durante el fracking e informar sobre Frac Focus. Más información »
¿Existe riesgo de radiactividad en los sólidos y el agua producidos durante el proceso de perforación e hidrofracturación?
Los Materiales Radiactivos Naturales (NORM) se encuentran en bajas concentraciones en la mayoría de las formaciones rocosas de Virginia, incluidas las rocas anfitrionas de los depósitos de gas y petróleo. Concentraciones muy pequeñas de NORM están comúnmente presentes en los fluidos producidos por pozos y recortes de roca devueltos a la superficie. El riesgo de enfermedad o lesión por exposición es extremadamente bajo debido a las muy bajas concentraciones presentes.
¿Cómo se manejan las aguas producidas durante la perforación y el fracking?
- Todas las aguas y fluidos producidos durante la perforación y el fracking deben ser capturados en un pozo o tanque aprobado y debidamente construido para su almacenamiento temporal.
- Las regulaciones de Virginia brindan la opción de aplicación de fluidos en el suelo si las pruebas de laboratorio, realizadas por un laboratorio independiente, muestran que los fluidos cumplen con los estándares de calidad del agua. Si los fluidos producidos no cumplen con los estándares de calidad, se requiere que el operador transporte los fluidos a un pozo de eliminación de desechos de Clase II aprobado por la EPA u otra instalación debidamente permitida para su eliminación permanente.
- Las regulaciones requieren que cada solicitud de licencia incluya un plan de ejemplificación, análisis y monitoreo de referencia de aguas subterráneas. El programa de monitoreo de aguas subterráneas consiste en ejemplificaciones y pruebas iniciales de línea de base, seguidos de ejemplificaciones y pruebas posteriores luego de perforar el pozo.
- El agua utilizada para perforar a través de horizontes de agua subterránea dulce es necesaria para cumplir con los estándares estatales de calidad del agua establecidos por el DEQ. Esta agua se puede extraer de un arroyo, un río, un pozo de agua, o se puede comprar a una Autoridad de Servicios Públicos.
- El programa de revestimiento/cementación de pozos para cada pozo está diseñado para proteger los recursos de agua subterránea y las vetas de carbón debajo de la superficie. El programa de revestimiento de Virginia es un programa de cementación y revestimiento múltiple con el cemento circulando a la superficie. Esto evita la contaminación de las aguas subterráneas, protege los recursos de carbón y aísla la producción de gas.
- La Ley y los Reglamentos de Gas y Petróleo de Virginia no permiten impactos o descargas fuera del sitio a las aguas superficiales.
Departamento de Energía © de Virginia 2024