En los últimos procesos de elecciones presidenciales ha surgido, como ave fénix, el tema del fracking o fracturación hidráulica de yacimientos no convencionales. Este asunto hace parte de la agenda de las dos orillas políticas en contienda en la presente elección presidencial. No es un asunto menor, dado que está relacionado con dos cuestiones importantes: el medioambiente, el agua principalmente; y la seguridad energética de Colombia. Desde Cuarentongos queremos esbozar con un lenguaje claro algunos conceptos técnicos generales y delinear la problemática de una posible aplicación de esta técnica en Colombia.

El fracking es un tema que abarca muchos aspectos que deben aclararse antes de iniciar una revisión sobre su viabilidad y posibles impactos antes de determinar si se debe implementar o no esta técnica en Colombia.  Desde lo técnico debe explicarse de forma clara, condición necesaria para su divulgación y la construcción de criterio, que permita afrontar a los youtubers y todas las noticias falsas o imprecisas que inundan las redes y los medios de comunicación.

En Estados Unidos se ha utilizado en los últimos 25 años. Actualmente, el 65% de la producción de petróleo y gas de Estados Unidos se obtiene por medio del fracking. Esta técnica ha permitido que este país incremente su producción de petróleo de 5 millones de barriles por día en 2008 a 13.5 millones de barriles por día en 2025. Asimismo, la producción de gas pasó 51900 millones de pies cúbicos de gas por día 2005 a 110000 millones de pies cúbicos por día en 2025.

Para tener un entendimiento general, es necesario definir qué es un yacimiento convencional y uno no convencional; aclarar los conceptos de permeabilidad y porosidad, y tener claridad de lo que significa exactamente palabra de moda: fracking.

Desde que el Coronel Edwin Drake perforó el primer pozo petrolero en Titusville, Pensilvania, en 1859, todo el petróleo y el gas del mundo se han producido de yacimientos que llamamos convencionales, es decir, de formaciones rocosas que presentan básicamente dos propiedades fundamentales: la porosidad, es decir los espacios «vacíos» (poros como los que observamos en una esponja) en donde se almacenan los hidrocarburos, ya sean líquidos o gaseosos según la composición, la presión y la temperatura; y la permeabilidad (¡y la más importante para este texto!) que es la capacidad que tiene la roca de dejar fluir dichos fluidos contenidos en esos poros. Estos yacimientos convencionales tienen permeabilidades altas. Para no entrar en los detalles de unidades y sus tecnicismos —y así evitar que el lector abandone esta entrada— simplemente querido lector, imagine que un yacimiento convencional tiene una capacidad de flujo igual o mayor a 1,0 (milidarcy).

Habiendo definido los yacimientos convencionales en función de la permeabilidad, la definición de los yacimientos no convencionales se refiera a aquellas formaciones rocosas porosas cuyas permeabilidades están en el rango de 0,1 a 0,001 milidarcys (o inferiores en algunos casos). Esto quiere decir, que rocas que contienen gas en sus poros y tienen esas bajas permeabilidades, el gas y el petróleo difícilmente pueden fluir con tasas técnica y económicamente viables. En otras palabras, seguramente pueden fluir, pero tardarían décadas en producir el gas acumulado en los poros. Este comportamiento no es aceptable en una industria como la de los hidrocarburos, donde —como dice la frase atribuida a Benjamín Franklin (no fracking)— «time is money».

Roca fracturada. Fuente: https://www.shutterstock.com/es/image-photo/geological-rock-fracture-showcasing-rugged-textures-2553031143

El siguiente concepto por abordar es el mismo término fracking. Este vocablo inglés se ha vuelto de uso común. Su traducción al español es fracturamiento. Entonces, cabe preguntarse: ¿Qué es el fracturamiento?

Una fractura significa romper, quebrar; para nuestro caso el fracturamiento hidráulico es una operación común en la industria de los hidrocarburos y se ha aplicado en miles de pozos de petróleo y gas convencionales, tanto en Colombia como en el mundo, desde 1960; el cual consiste en inyectar un fluido (agua principalmente) junto con algún material de soporte (arena, materiales cerámicos, microesferas de vidrio) y aditivos químicos (HCL, ácido acético, reductores de fricción, biocidas, estabilizadores de arcillas) en el yacimiento a una presión elevada que fracturare la roca, para crear canales de alta permeabilidad.

El fracking no es más que aplicar el fracturamiento hidráulico en yacimientos no convencionales, los cuales, como se mencionó, tienen permeabilidades muy bajas. El objetivo es crear canales de alta conductividad que permiten que el gas y el crudo puedan fluir fácilmente al pozo y, luego, llegar hasta la superficie por medio de una tubería. Para maximizar la producción, el fracking se hace en pozos horizontales y se hacen múltiples fracturas hidráulicas.

De lo explicado hasta ahora, la técnica del fracking no tiene, en principio, ningún problema. Sin embargo, es necesario profundizar un poco más para analizar dos aspectos: uno asociado con el fracturamiento hidráulico y el otro relacionado con la física de los yacimientos no convencionales.

Volúmenes de agua empleada

Para la ejecución del fracking es necesario usar agua para incrementar la presión del espacio poroso hasta valores que superen la presión de fractura de la roca. No hay una cifra exacta del volumen de agua usado para cada nuevo pozo porque este depende de la longitud total del pozo, del número de fracturas hidráulicas por pozo, del número de ramas del pozo y de la cuenca sedimentaria donde se encuentra el pozo.

Según los datos del US Geological Survey (Servicio Geológico de los Estados Unidos) se estima que se usan entre 5600 m3 y 60000 m3 de agua por pozo[1]. En muchos casos, una parte del agua se recicla, pero no es la generalidad. Además, en la medida que se hacen más pozos, siempre se va a requerir más agua.

Quizás para unos pocos pozos no habría problemas por el uso del agua. Sin embargo, la perforación de pozos para fracking es altamente intensiva y, por lo tanto, el volumen del agua también se intensifica.

Comportamiento de producción de pozos no convencionales

Cuando un pozo ha sido perforado, completado y fracturado en un yacimiento no convencional, inicia la etapa de producción. Es fundamental comprender esta etapa para analizar el fracking de manera integral. El periodo inicial de producción de un pozo en un yacimiento no convencional tiene características muy particulares que lo diferencian de un pozo de petróleo o gas que produce de un yacimiento convencional.

Al iniciar la etapa productiva de un pozo en un yacimiento no convencional, sometido al proceso de fracking, este alcanza rápidamente su tasa máxima de producción, en un periodo que va desde unos pocos días hasta unas cuantas semanas. Dependiendo de la cuenca, la geometría del pozo, el número de fracturas hidráulicas se ha documentado que las tasas iniciales pueden variar entre 5 millones de pies cúbicos por día (Cuenca el Permian) y 30 millones pies cúbicos por día (cuenca de Haynesville).

Estas altas tasas son «flor de un día», porque después de alcanzar el máximo de producción inicia la fase de la declinación: al cabo de un periodo de 6 a 10 meses, las tasas de producción de gas ya se han reducido entre un 50% y 70%.

Este comportamiento típico de los yacimientos no convencionales crea un efecto llamado de «caminadora» (del inglés shale treadmill): para compensar la alta declinación del gas, se deben perforar más pozos en la misma plataforma o en plataformas nuevas. En conclusión, para mantener tasas aproximadamente estables de gas y económicamente viables, se necesario la perforación continua de nuevos pozos haciendo que esta técnica sea intensiva en términos de perforación y en todo lo ello implica, incluyendo el uso del agua.

Para comprender la magnitud de esta operación, entre el año 2008 y 2025, en Estados Unidos se perforaron aproximadamente un millón de pozos distribuidos en todas las cuencas no convencionales de ese país. En comparación, en toda la historia de la industria de los hidrocarburos en Colombia (~1916 – hoy)) se han perforado alrededor de 28000 – 30000 pozos (fuente: ANH Colombia).

Teniendo en cuenta —a grandes rasgos— el proceso del fracking y algunos datos relevantes sobre esta técnica, ya es posible analizar lo que podría implicar su implementación en un país como Colombia, en un espacio geográfico completamente diferente al de Estados Unidos o Argentina. En la próxima entrega de Cuarentongos (Parte II de «¿Fracking o no Fracking? Esa es la cuestión») se revisarán los impactos ambientales en los acuíferos superficiales, uso y contaminación del agua, la problemática de los desechos y las aguas industriales, las barreras de seguridad de los pozos y la microsismicidad. Finalmente, se abordarán los Proyectos Piloto de Investigación Integral de Yacimientos (actualmente suspendidos) y las implicaciones de lo que tendría el uso del fracking en el territorio colombiano, específicamente en la zona del Magdalena Medio.

Manu

[1] Para referencia de los Bugueños, la piscina semiolímpica tiene aproximadamente 480 m3.