Fraturamento hidráulico ou fracking em geotecnia é a exploração da pressão de um fluido, normalmente água, para criar e depois propagar uma fratura em uma camada de rocha no subsolo. O fracking é realizado após a perfuração de uma formação rochosa que contém hidrocarbonetos (petróleo ou gás natural).
O objetivo é aumentar a permeabilidade. Com a melhoria da permeabilidade, melhora-se a produção de petróleo ou gás contido no subsolo e aumenta sua taxa de recuperação.
As fraturas hidráulicas nas rochas podem ser naturais ou criadas pelo homem; Eles são criados e aumentados pela pressão do fluido contido na fratura. As fraturas hidráulicas naturais mais comuns são barragens e calotas, bem como fissuras causadas por gelo em áreas com climas frios.
Desta forma, as fraturas criadas não podem fechar quando a pressão da água falha.
Vantagens e desvantagens do fracking
Fracking, ou fraturamento hidráulico, é uma técnica que levanta uma série de aspectos a serem considerados, tanto positivos quanto negativos. A seguir, explicaremos esses aspectos em detalhes.
Aspectos econômicos
Uma das principais vantagens do fracking é a sua capacidade de aceder a reservas de gás que antes eram consideradas inacessíveis. Isto traz benefícios significativos para os países, as comunidades locais e a indústria como um todo. Além disso, contribui para a independência energética dos países, o que tem implicações geoestratégicas positivas.
Impacto na luta contra as alterações climáticas
Inicialmente, o fracking recebeu apoio de vários setores, incluindo grupos ambientalistas, porque a queima de gás natural gera menos emissões de CO2 em comparação com a queima de carvão ou petróleo.
No entanto, pesquisas subsequentes questionaram as vantagens desta técnica na luta contra as alterações climáticas.
Por um lado, o gás natural (CH4) é um potente gás com efeito de estufa e a sua libertação direta na atmosfera durante o processo de extração levanta preocupações ambientais. Por outro lado, alguns especialistas argumentam que a corrida à exploração destes recursos poderia retardar o desenvolvimento de fontes de energia renováveis verdadeiramente limpas.
Além disso, o aumento global do consumo de energia poderá conduzir a alterações climáticas, independentemente de melhorias na eficiência energética.
Impacto nas águas subterrâneas
O fracking levanta preocupações sobre a possível contaminação de poços e aquíferos que abastecem as comunidades com água potável.
Embora a indústria argumente que as barreiras de cimento nos furos impedem a migração de substâncias nocivas para as camadas de água subterrânea, pesquisas de instituições como a Duke University e a EPA demonstraram a presença de metano, solventes químicos e outras substâncias em amostras de água perto dos furos.
Impacto nas águas superficiais
Durante o processo de fracking, uma parcela considerável da mistura de água, produtos químicos e areia injetada nos furos retorna à superfície. Essa água pode carregar consigo substâncias retidas em profundidade, o que a torna um resíduo altamente poluente.
No caso de fugas para rios e massas de água superficiais, isto pode levar a desastres ambientais, como o incidente de Dunkard Creek em 2009, onde a vida indígena no rio foi gravemente afectada devido a descargas ilegais de água dos centros de perfuração.
Alternativas têm sido propostas como o tratamento em estações de purificação tradicionais, embora seja difícil purificar completamente estas águas, especialmente no que diz respeito a substâncias radioativas como o rádio.
Riscos sísmicos derivados
As técnicas de fraturamento micro-hidráulico de sedimentos podem, em alguns casos, gerar microsismicidade induzida altamente localizada.
A intensidade destes microsismos é geralmente bastante limitada, mas pode haver problemas locais de estabilidade do solo quando os sedimentos são rasos.
Uso e aplicações do fracking
O fraturamento hidráulico permite a extração de hidrocarbonetos de rochas permeáveis (por exemplo, calcário compacto, bem como arenito cimentado e argila), das quais, de outra forma, fluiriam em quantidades que permitiriam a extração a uma taxa economicamente viável. O uso do fracking torna mais barata a obtenção de energia fóssil, ao tornar mais barata a obtenção de combustível fóssil.
Por exemplo, a fraturação permite a extração de gás natural de rochas betuminosas, um material extremamente impermeável.
Outros usos
Embora o principal uso industrial do fraturamento hidráulico seja estimular a extração de combustíveis fósseis, petróleo e gás natural, ele também é usado em:
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a construção de poços de água.
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para preparar rochas para perfuração de mineração
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realizar processos para reduzir perdas (geralmente vazamentos de hidrocarbonetos)
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eliminar vazamentos injetando em formações rochosas adequadas
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como um método para medir tensões na crosta terrestre.
Fraturamento hidráulico passo a passo
Abaixo explicamos passo a passo a técnica para realizar o fraturamento hidráulico:
Geração de fraturamento hidráulico
Primeiro, uma fratura hidráulica é gerada pela injeção de um fluido de fraturamento no poço, aplicando pressão suficiente para superar o gradiente de fratura da rocha.
Isso resulta na formação de uma ou mais fissuras que permitem a entrada de fluido, causando maior extensão.
Uso de agente de apoio
Para manter a fissura aberta quando a injeção de fluido é interrompida, é adicionado um material sólido conhecido como propante. Este material é geralmente composto por grânulos selecionados de areia de quartzo ou microesferas cerâmicas.
A incorporação deste material nas fraturas criadas pelo fracking evita que elas se fechem completamente, preservando um canal altamente permeável por onde será extraído o fluido de combustível fóssil.
Restauração da permeabilidade
Quando um poço é perfurado, são gerados fragmentos de rocha e detritos que podem infiltrar fissuras e poros na parede do poço, selando parcialmente a fratura e reduzindo sua permeabilidade.
O fracking é uma técnica que permite restaurar o fluxo adequado do reservatório. Por esta razão, tornou-se prática padrão em todos os poços perfurados em formações pouco permeáveis.
Fluidos e materiais usados
O fluido injetado nos poços de fraturamento pode ser água, gel, espuma ou gás comprimido, como nitrogênio, dióxido de carbono ou ar comprimido.
Além disso, são utilizados vários tipos de materiais de suporte sólidos, principalmente areia, mas também areia revestida de resina ou esferas cerâmicas.
Monitoramento e avaliação de fraturas
Para avaliar o tamanho e a orientação das fraturas geradas, é realizado monitoramento microssísmico durante o processo de fraturamento, que envolve a instalação de conjuntos de geofones em poços adjacentes.
Ao detectar microssismos relacionados ao crescimento de fraturas, é possível deduzir a geometria aproximada destas últimas.
Além disso, informações valiosas sobre as tensões induzidas nas formações rochosas são obtidas através da colocação de arranjos inclinométricos.
Equipamentos e componentes utilizados em fraturamento
O equipamento de fraturamento usado em campos de petróleo inclui um misturador dinâmico, uma ou mais bombas de alta pressão e alto fluxo e uma unidade de monitoramento sísmico.
Tanques, tubulações de alta pressão, unidades de aditivos e manômetros também são necessários para monitorar a pressão, o fluxo e a densidade do fluido durante a injeção.
Os valores de pressão e vazão do fluido variam consideravelmente ao longo das diferentes fases do processo, começando com uma baixa pressão e uma vazão em torno de 265 litros por minuto na fase inicial, e aumentando a pressão até atingir 100 MPa na fase de estresse, com uma diminuição gradual do fluxo.
Origem do fracking
A técnica de melhorar a produtividade de um poço de petróleo por meio do fracking remonta à década de 1860, quando na Pensilvânia, com o uso da nitroglicerina, foi aprimorada a produção de alguns poços perfurados em rochas sólidas.
A tecnologia de fraturamento por aplicação de pressão sobre a rocha por meio de fluido hidráulico, para estimular o fornecimento de petróleo de campos menos produtivos, foi produzida nos Estados Unidos em 1947 pela Stanolind Oil and Gas Corporation no campo de Hugoton, no Kansas.
A primeira empresa a patentear uma técnica de fracturação hidráulica foi a empresa Haliburton Well Cementing Oil em 1949. Esta prática, dado o aumento da produção que provocou, rapidamente se espalhou pela primeira vez por toda a indústria petrolífera dos EUA e depois por toda a gente.