La fratturazione idraulica, o fracking, è una tecnica collaudata e altamente regolamentata che è stata usata dalle compagnie petrolifere e del gas per oltre 60 anni.

Il fracking segue il principio di base della frattura della roccia e della sua apertura per permettere a petrolio e gas di fluire in superficie. Sebbene il principio sia semplice, l’innovazione continua ha portato allo sviluppo di tecnologie altamente avanzate che hanno permesso l’accesso a nuove e vaste risorse di petrolio e gas e hanno stimolato la crescita della produzione – specialmente negli ultimi 15 anni.

Che cos’è la fratturazione idraulica o fracking?

Contrariamente a quanto si crede, il fracking non è un processo di perforazione. Il fracking avviene dopo che il pozzo è stato perforato, rivestito e cementato. Il fracking è un processo che utilizza il fluido per stimolare il flusso di petrolio e gas naturale alla superficie del pozzo.

Il fracking è un processo attentamente progettato che considera molte condizioni prima di iniziare il trattamento, incluse le seguenti:

• Tipo di roccia nella formazione
• Profondità del pozzo
• Temperatura di fondo

Queste condizioni e proprietà aggiuntive sono modellate con un computer per illustrare le dimensioni previste delle fratture che risulteranno dal trattamento proposto. Con questi dettagli, viene sviluppato un piano per ottimizzare le prestazioni e mitigare i potenziali rischi durante le operazioni di fracking.

In campo, il processo di fracking richiederà da 3 a 4 giorni per pozzo e coinvolge le seguenti fasi di base:

1. Acqua, proppant (sabbia frac) e prodotti chimici sono trasportati e immagazzinati al sito del pozzo. Nota: il grafico è stato aggiornato da Streamflow
   

   Photo credit : Trican

2. Il fluido Frac, noto anche come fluido per la fratturazione idraulica o acqua slick, viene miscelato in loco, e le pompe frac pompano il fluido nel pozzo a una pressione abbastanza alta da creare piccole crepe (di larghezza millimetrica) nella formazione rocciosa in profondità sotto la superficie.

   Una volta che l’intervallo, o fase, è adeguatamente fratturato, le pompe vengono spente, la pressione viene ridotta e le crepe iniziano a chiudersi. La sabbia frac “puntella” le fratture per permettere alle molecole di idrocarburi di fluire nelle fessure e poi nel pozzo.

   Il fracking inizia tipicamente dalla punta, o fine della gamba orizzontale, e lavora indietro fino alla parte verticale del pozzo. Il processo è chiamato fratturazione idraulica a più stadi. Di solito ci vogliono in media da 10 a 15 fasi per assicurare una copertura adeguata del serbatoio per massimizzare il recupero del petrolio o del gas che contiene. Il numero di fasi dipende dalla lunghezza laterale del pozzo.

3. Il completamento delle fasi pianificate richiede di solito circa 3 o 4 giorni. Poi l’attrezzatura per il fracking viene rimossa dal sito del pozzo e vengono installate le attrezzature per il test di flusso e/o la produzione. Ora il petrolio o il gas naturale sarà in grado di fluire dal pozzo.
4. Inizialmente, il petrolio o il gas è permesso di fluire dal pozzo insieme alla maggior parte del fluido di fratturazione, indicato come fluido di ritorno. Il fluido di ritorno viene separato dal gas naturale o dal petrolio e immagazzinato nel sito del pozzo. Il pozzo può scorrere (o produrre) per anni, ma il riflusso del fluido avviene solo in giorni o mesi.

   Il fluido di riflusso accuratamente recuperato viene riutilizzato per un altro pozzo o smaltito in strutture approvate dal governo. Gli operatori devono tenere traccia dei volumi di fluido di ritorno e segnalarli alle autorità di regolamentazione.

Fluido frac

La scelta del fluido frac dipende dalle proprietà del serbatoio, dal costo e dalla disponibilità.

Il fluido frac usato durante il processo di fracking consiste in:

• Un fluido di base: più comunemente acqua, ma può anche essere anidride carbonica liquida (CO2) o azoto (N2)
• Proppante o sabbia frac: comunemente sabbia di silice pura, ma può anche essere sabbia rivestita di resina o perline di ceramica
• Additivi: additivi comuni che cambiano le prestazioni del fluido durante il processo di fracking e proteggono il serbatoio e le attrezzature

Fluido Frac = Fluido Base + Proppant + Additivi

Frac Fluid Disclosure

L’industria canadese del petrolio e del gas comprende che il pubblico ha domande sugli additivi utilizzati durante il fracking e quindi si impegna a divulgare pubblicamente i fluidi frac che utilizza. La stragrande maggioranza degli additivi usati nei fluidi frac sono anche usati in comuni processi industriali e domestici come lo shampoo, il rossetto, gli antitraspiranti e il gelato.

Le società di servizi che effettuano il fracking sul campo si sono impegnate a fornire alle società di esplorazione e produzione (E&P), loro clienti, una lista degli additivi usati nei loro fluidi frac.

A sua volta, le società E&P si sono impegnate a rivelare pubblicamente gli additivi usati per fratturare i pozzi che possiedono. FracFocus ospita un registro pubblico dove le aziende caricano i dati sulle loro operazioni di fratturazione idraulica in Canada.

Assicurare che il fracking sia sicuro e responsabile

Il monitoraggio continuo e in tempo reale delle operazioni di fracking è fondamentale per garantire la sicurezza dei lavoratori e dell’ambiente. Le operazioni di fracking coinvolgono una forza lavoro ben addestrata che mescola il fluido e controlla le pressioni di pompaggio, i tassi e i volumi per garantire che le attività di fracking seguano il piano progettato e specifico del sito. L’attrezzatura di pompaggio può essere fermata in qualsiasi punto se l’operazione varia dal piano o se un arresto è richiesto per qualsiasi altra ragione.

Il monitoraggio microsismico è il monitoraggio in tempo reale della sismicità indotta che si verifica durante il fracking. Il monitoraggio microsismico crea un’immagine di ogni fase di fratturazione in modo che l’operatore possa essere sicuro che il processo di fratturazione stia avvenendo come previsto all’interno della formazione rocciosa mirata.

Il monitoraggio fornisce informazioni sul cambiamento dello stress di un serbatoio. Da questi dati, gli operatori possono dimostrare quanto si estendono le crepe. Le crepe crescono di più in direzione orizzontale che in direzione verticale. Per esempio, le fratture nel Horn River Basin del nord-est della British Columbia possono estendersi per centinaia di metri lateralmente e decine di metri verticalmente.

Il fracking, come tutte le attività di petrolio e gas in Canada, è strettamente regolamentato. Ogni fase dello sviluppo del petrolio e del gas deve richiedere l’approvazione normativa prima che il lavoro possa iniziare.

Oltre ai regolamenti, l’industria canadese e il personale del governo hanno lavorato insieme per sviluppare pratiche raccomandate dall’industria (IRP) per il fracking. Le IRP sono sviluppate attraverso sforzi collaborativi e identificano le migliori pratiche per le misure preventive per mitigare i rischi durante le operazioni di fracking.

Infine, non tutto il lavoro dell’industria è fatto sul campo. Molte aziende di fratturazione idraulica hanno centri di ricerca e sviluppo all’avanguardia focalizzati sul miglioramento continuo delle tecniche di fratturazione. Il lavoro in questi laboratori sta portando a dei progressi in cantiere nelle seguenti aree:

• Fluidi ecologici, prodotti chimici verdi e nuove tecnologie che permetteranno la fratturazione con meno acqua dolce
• Sistemi traccianti usati per valutare la distribuzione e la produttività della frattura
• Tecniche di monitoraggio in profondità per migliorare l’efficacia di ogni fase di fratturazione
• Innovazioni nel riutilizzo e riciclo dei fluidi di fratturazione