Resumen de Environmental risks associated with flowback and produced waters in shale gas projects
La fracturación hidráulica, junto con el desarrollo de sondeos horizontales, constituye una tecnología diseñada para incrementar el flujo de gas natural y mejorar la productividad en las formaciones geológicas de baja permeabilidad. Durante estas operaciones, importantes volúmenes de agua, aguas de retorno o flowback más aguas de producción, que contienen una serie de compuestos orgánicos regresan a la superficie con un riesgo potencial de generar impactos negativos en el medioambiente y la salud humana. Para evaluar de manera predictiva el impacto potencial de dichos compuestos a lo largo de todo el proceso de transporte, así como sus cambios de concentración, resulta necesario disponer de modelos matemáticos que puedan ser aplicados en todo el ciclo de vida operacional de fracturación hidráulica. Con el fin de cubrir esta necesidad, a partir de datos de concentración procedentes de operaciones de explotación de Gas No Convencional, se ha desarrollado un modelo predictivo global que permite cuantificar y establecer la evolución de la concentración de los compuestos orgánicos mediante un modelo dinámico de transporte de materia orgánica de doble velocidad, lenta y rápida.
Para la parte rápida del proceso se ha hecho uso de ajustes matemáticos inversos de datos de flowback procedentes de la zona de explotación de gas no convencional de Marcellus, en la cuenca de los Apalaches (EEUU), para poder estimar los coeficientes de transporte, habiéndose obtenido unos elevados coeficientes de determinación (R2) para los ajustes.
La falta de datos experimentales ha imposibilitado su aplicación a la determinación de los parámetros asociados a la parte lenta del modelo. En este caso las concentraciones han sido estimadas mediante la simulación de Monte-Carlo haciendo uso de modelos teóricos.
Los resultados muestran que a mayor valor del coeficiente de reparto de carbono orgánico (koc) de los compuestos, más tarde se alcanza la máxima concentración en agua. Además, el porcentaje máximo de concentración alcanzaría hasta el 90% de la concentración inicial disponible en la formación pizarrosa de darse el tiempo necesario para ello.
Además se ha determinado la evolución temporal de los volúmenes de agua de flowback y de producción que, junto con la evolución de las concentraciones, ha permitido determinar la evolución de las concentraciones de contaminantes en los depósitos de almacenamiento de las aguas residuales. Todo ello tanto para valores medios como para extremos superiores de intervalos de confianza para niveles del 68 y/o 95%.
Finalmente se ha llevado a cabo una estimación de la contaminación a la que daría lugar un vertido desde los tanques de almacenamiento. Para ello se ha usado una aproximación analítica, adecuada para cálculos posteriores probabilistas de riesgo, que permite obtener tanto la concentración en la zona vadosa como la cantidad de contaminante que se transferiría a los compartimentos ambientales de aguas subterráneas y atmosfera.
En resumen, se trata de un modelo que puede contribuir significativamente a mejorar las técnicas de los procesos de exploración y explotación no convencional de pizarras para la extracción de gas al aumentar los beneficios derivados de la optimización de la evaluación del riesgo tanto para los residentes locales como no locales, así como para brindar experiencia a futuras operaciones.
