Por: Jean-Baptiste Tary
A raíz de la polémica que originó la presencia de equipos de exploración sísmica en la Laguna de Tota en Boyacá y los rumores en redes sociales sobre la práctica del fracking en esta zona de Colombia, este texto -sin ahondar en explicaciones demasiado técnicas- se propone ofrecer información útil sobre la sísmica y la fracturación hidráulica (fracking) y sus riesgos.
¿Qué es la sísmica?
La sísmica es una rama de las geociencias que estudia la estructura del subsuelo y, cuando es posible, algunas de sus propiedades (como la composición de las rocas), mediante el análisis de la velocidad de las ondas sísmicas y de las formas que adquieren las ondas.
El método fundamental de la sísmica que se usa para estudios de reservorios petrolíferos se basa en el registro de reflexiones de las ondas a partir de cambios en las propiedades del subsuelo, un poco como una “ecografía del subsuelo”.
¿Por qué y cómo se hace se hace una prospección sísmica?
Generalmente, la prospección sísmica es el paso más importante en el desarrollo de un proyecto petrolero. A veces, los datos sísmicos permiten definir zonas en donde existe una alta probabilidad de encontrar recursos, entre ellos los hidrocarburos.
La sísmica permite mapear características del subsuelo a gran escala (decenas de kilómetros), relativamente rápido y a un costo relativamente bajo en comparación con el costo de la perforación de pozos.
Para detectar las reflexiones de las ondas sísmicas se necesitan sensores (los más usados son los geófonos) y fuentes que produzcan las ondas sísmicas. Para desarrollar estudios sofisticados de la escala de los reservorios de petróleo, se necesitan grandes equipos con muchos geófonos (miles para grandes estudios) y se usan una o múltiples fuentes sísmicas al mismo tiempo.
Anteriormente se usaban explosivos como principales fuentes sísmicas, pero ahora es más comín utilizar camiones vibrantes (vibroseis) que permiten llevar a cabo estudios no destructivos, repetir disparos al mismo sitio y repetir un estudio después si es necesario.
Una vez son registradas las señales producidas por las fuentes, los datos se procesan mediante tratamientos sofisticados para hallar un perfil o un cubo sísmico listo para su interpretación geológica.
Si la adquisición de los datos sísmicos se lleva a cabo sin explosivos, los impactos para el ambiente y la comunidad se reducen al efecto que puedan tener los arreglos logísticos necesarios para su ejecución. Generalmente, este proceso involucra una gran cantidad de personal, el desplazamiento y operación de camiones fuentes (vibroseis) y camiones transportadores de captores, entre otros.
En el desarrollo de los proyectos sísmicos (desde la adquisición hasta el tratamiento de los datos sísmicos), no se realiza ninguna fracturación del subsuelo. Aunque el estudio sísmico es crucial para el desarrollo de proyectos de fracturación o fracking, la sísmica es un proceso estándar para estudiar el subsuelo y, en el contexto de la prospección petrolera, para identificar áreas que podrían contener recursos convencionales o no convencionales de hidrocarburos.
¿Qué es el fracking?
El fracking es una técnica que se usa principalmente para aumentar la productividad de reservorios petrolíferos, a partir de un aumento en la permeabilidad (la capacidad de un material para permitir el flujo de fluidos en sí mismo) de los reservorios.
Existen otras aplicaciones con procesos similares como la geotermia o la captura y el almacenamiento de carbono (“carbon, capture and storage”). El fracking se utiliza ampliamente en países como Estados Unidos y Canadá, pero ha sido prohibido en otros países como Francia debido a los riesgos ambientales que potencialmente implica.
Una gran parte de los recursos potenciales en hidrocarburos están en estratos de rocas llamadas ‘tight’ (apretadas), y en rocas llamadas lutitas, las cuales tienen una permeabilidad muy baja que limita el flujo de hidrocarburos u otros fluidos dentro o hacia afuera de la roca.
Este tipo de rocas se denominan recursos no convencionales y sobre ellas se adelantan procesos como el fracking. A diferencia de los recursos no convencionales, los recursos convencionales se relacionan con rocas que tienen una permeabilidad suficientemente alta que permite la extracción de hidrocarburos sin que sea necesario adelantar procesos como el fracking.
Para la extracción y la producción de hidrocarburos se necesita que estas sustancias que residen en el reservorio puedan fluir hasta el pozo. En el caso de los recursos no convencionales, la permeabilidad natural no es suficiente para extraer los hidrocarburos.
El propósito del fracking es aumentar la permeabilidad del reservorio. Con el mismo objetivo, el proceso de fracking se puede hacer más de una vez para el mismo reservorio, o se puede hacer para aumentar la productividad de reservorios convencionales.
¿Cómo se hace el fracking?
Para llevar a cabo el fracking se necesita inyectar una gran cantidad de fluidos a una alta presión o tasa de inyección. Con la inyección de los fluidos, se reabren fracturas preexistentes y se crean nuevas fracturas, aumentando así la permeabilidad del reservorio.
Este proceso se conoce desde la primera mitad del siglo pasado, pero se desarrolló realmente al principio de los años 2000 gracias a avances tecnológicos como la perforación horizontal de alta precisión.
Para la perforación, y especialmente para la perforación de un pozo horizontal, se necesita un conocimiento detallado de la profundidad y la extensión del reservorio. El método más indicado para definir esos parámetros del reservorio es la prospección sísmica. La sísmica es entonces un paso importante para la definición del reservorio.
Para llevar a cabo el fracking, se pueden usar diferentes tipos de fluidos (gases como dióxido de carbono o dinitrógeno, o agua) pero se usa principalmente agua. En el fluido principal están incluidas también pequeñas partículas sólidas llamadas “proppant”, cuyo rol es mantener las fracturas abiertas, y otros agentes químicos, cuyos roles son arreglar la viscosidad del fluido entre otros.
La presión y la tasa de inyección abajo del pozo debe ser monitoreada de manera permanente, del mismo modo que la microsismicidad ocasionada por la inyección. La microsismicidad corresponde a pequeñas rupturas en el subsuelo del orden de algunas decenas de centímetros principalmente.
En algunos lugares donde se perforaron miles de pozos para fracking, como en Oklahoma en Estados Unidos, se observó un aumento de la tasa de microsismicidad y la ocurrencia de sismos que oscilan entre las magnitudes 5 y 6.
Esos efectos se deben a la inyección de una gran cantidad de fluidos—principalmente agua—en algunos estratos profundos del subsuelo. En este caso, el factor primordial no es la tasa de inyección sino el gran volumen de agua inyectado.
Una pequeña parte de esta agua viene de la fracturación hidráulica, la mayoría proviene de la producción de agua ubicada en los reservorios de hidrocarburos junto al petróleo y el gas que viene al mismo tiempo durante la producción.
Los grandes sismos observados ocurren debido a la reactivación de fallas en el subsuelo. La reactivación de fallas se puede prevenir con un estudio sísmico amplio de la zona para mapear la ubicación, el tamaño, y la actividad de esas fallas. La modelización geomecánica del reservorio puede ayudar también a la planeación de la inyección y el potencial de reactivación de esas estructuras.
Impacto ambiental del fracking
El impacto ambiental del fracking puede provenir de la logística necesaria para este tipo de operación (personal, camiones etc.), el almacenamiento de fluidos antes y después de la inyección, y la fuga potencial de pozos.
En países como Estados Unidos, donde se perforan miles de pozos al año, la fuga de pozos es muy poco común cuando las reglas de construcción son respetadas. Esos impactos potenciales no son exclusivos de la actividad de fracking, sino que son compartidos por todas las actividades que involucran la producción de hidrocarburos por pozos.
Otro impacto ambiental del fracking puede estar asociado con la gran cantidad de agua necesaria para su operación. Debido a la importancia del manejo de este recurso, resulta necesario considerar las condiciones sociales e hidrogeológicas de la zona, antes de iniciar la práctica del fracking.
En conclusión, la sísmica y el fracking son dos procesos muy distintos. Sin embargo, el estudio sísmico es un paso esencial para la planeación y el monitoreo de la actividad del fracking. De acuerdo con lo expresado por las autoridades, la operación adelantada en la Laguna de Tota no correspondía a la práctica del fracking.
No obstante, debido a la características de las actividades de sísmica y fracking arriba mencionadas y a los riesgos que estas suponen para el ambiente y las comunidades que viven cerca de los lugares donde se desarrollan, resulta necesario que en Colombia se introduzcan reglamentos ambientales y operacionales (por ejemplo protocolos de acción frente a la ocurrencia de sismos de mayor magnitud) como los que han sido introducidos en otros países para garantizar actividades sostenibles y respetuosas del ambiente y las comunidades circundantes.
* Profesor de la Universidad de los Andes, Máster de la Universidad Grenoble 1 (Francia), doctor en geofísica de la Universidad de Bretaña Occidental (Francia), trabajó en el Microseismic Industry Consortium de la Universidad de Alberta (Canadá) en estudios sobre la deformación de reservorios petrolíferos durante la fracturación hidráulica.
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