Terremotos inducidos por llenado de presas y el fracking hidráulico de esquistos para obtener petróleo

Veremos la relación entre la sismicidad inducida por el llenado de presas y la sismicidad inducida por el fracking de esquistos para obtener petróleo que en la actualidad se practica en EEUU.  Se podría pronosticar la abrupta reducción  de extracción de petróleo por fracking de esquisto en los EEUU y Europa por el gélido invierno que se avecina y que impedirá las inyecciones a alta presión de agua por congelamiento.

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El fenómeno de la sismicidad inducida aparece durante el llenado del embalse, con una coincidencia temporal entre dicho llenado y la generación de los primeros terremotos. No obstante, existe una tipología muy variada del fenómeno, ya que hay embalses en el que la aparición de sismos ha sido una reacción prácticamente inmediata (apenas unos días) al llenado del embalse, mientras que en otros casos el retardo en la generación de sismos en relación al llenado del embalse ha sido de varios años. Las magnitudes máximas de los sismos producidos también varían de forma importante de unos embalses a otros, con un máximo de 6,5 en la escala Richter para la presa de Koyna (India), pasando por magnitudes máximas de 5,3, 5,8 y 5,7 para las presas de Aswan, Kariba y Oroville, respectivamente, y sismos de 4,1 y 4.6 para las presas de Manic-3 y Monticello. Finalmente, otras presas han dado lugar a sismos máximos de menor magnitud como es el caso de la presa de Monticello con sismo 2.8 Richter.

En Venezuela hemos observado sismos inducidos durante el llenado de la presa de Guri, tanto en la primera etapa como en la etapa final.  Para el período 1983-86 el embalse se llenó desde la cota 215 m.s.n.m. hasta la cota 270 m.s.n.m. y este llenado produjo cerca de 50 sismos inducidos abundantes con magnitudes Richter entre 2 y 3.  Cuando mi persona era el secretario ejecutivo de Funvisis en 1977, instrumentamos con sismómetros y acelerógrafos las chimeneas del canal de trasvase del túnel de 24 km entre la presa de Yacambú y Quibor, atravesando la falla de Boconó.  Se hizo esto para recoger la historia sísmica de la zona para así programar el llenado de la presa de Yacambú para cuando estuviera lista. Despues de 40 años todavía no se ha llenado la presa pero pronto se hará y me imagino los ingenieros y sismólogos de Funvisis estarán muy pendientes de controlar el llenado para evitar el gatillo de un gran sismo inducido por la presión de 168 mts de agua y la saturación de acuíferos vecinos a la falla de Boconó, la mayor del país. 

La falla de Boconó tiene más de 2000 km de largo, desde La Grita hasta Guiria, siendo la falla que limita la placa tectónica de America del Sur y la Placa del Caribe.   Es responsables de terremotos como el de Cumaná 1530 (Mb 7,5 Richter), Cubagua 1541 (Mb 8,1), La Grita 1610 (Mb 7,3), Cumaná 1629 (Mb 6,3), Caracas 1641 (Mb 7,5 a 8,0), desde Maracaibo a Margarita 1766 (Mb 7,9 a 8,3), Caracas 1812 (Mb 8,0), Cumaná 1853 (Mb 7,5), Cúcuta 1875 (Mb 7,0), Charallave 1878 (Mb 6,3), Mérida 1894 (Mb 7,0), Caracas 1900 (Mb 7,2), La Grita 1932 (Mb 6,75), Caracas 1967 (Mb 6,5), El Tocuyo 1989 (Mb 6,3), Cariaco 1997 (Mb 7,0).  Por esta razón el futuro llenado de la presa de Yacambú es importante controlarlo para evitar un gran terremoto por el mecanismo gatillo de la inducción por fracking hidráulico producido por la presión de rocas en las aguas infiltradas durante el llenado.

Actualmente se considera más correcto hablar de triggered seismicity que de induced seismicity para el caso en que la sismicidad está desencadenada por la acción del embalse sobre la falla, pero intentando dejar constancia de que no es el embalse el que genera la sismicidad, sino la falla. Como en castellano no existe todavía una traducción universalmente aceptada para el término de triggered seismicity, mantenemos la terminología clásica, pero refiriéndonos siempre a esta última acepción. La sismicidad inducida es un fenómeno que se constató durante el llenado de algunas grandes presas a lo largo del siglo XX: Charvak (Uzbekistán), Nurek (Tadyikistán) Sriramsagar (India), Osmansagar (India), Bhatsa (India); Thien (India), Koyna (India), Kotmale (Sri Lanka), Oroville (California), Monticello (Carolina), Zhelin (China), Takase (Japón), Nagawado, Ogohci, Kuzuryu, Iwaya, Kawamata, Tsuruta, Ikaria y Makio (Japón).  No obstante es un fenómeno que no solamente está ligado al llenado de presas, sino que también se ha relacionado con otras actividades humanas como la perforación de pozos mineros.

Hay cuatro tipos de sismicidad inducida por la perturbación de los campos de esfuerzos de la roca:

-  El primero de los casos de ruptura supone una disminución del esfuerzo vertical (carga producida por la masa de roca que tiene por encima) manteniendo constante el esfuerzo       horizontal (tectónico). Esta situación puede darse en el caso de la instalación de canteras por encima de la posible zona de ruptura de la falla.

- El segundo de los casos de ruptura  supone el aumento del esfuerzo vertical, que coincide con el esfuerzo máximo, por la instalación de un embalse en el que no hay filtraciones (embalse “seco”), y por tanto únicamente produce un aumento de la carga vertical, pero no un aumento de presión de fluidos.

- El tercer caso de ruptura (Figura 12.C) contempla el aumento de la presión de fluidos sobre la falla debido a la instalación de un embalse sobre ella. En este caso existiría comunicación entre el agua que llena el vaso y la del acuífero infrayacente, de modo que habría transmisión de la presión de fluidos entre ambos líquidos. La presión se transmitiría hasta la falla, y el esfuerzo normal sobre esta disminuiría en función de la presión de fluidos añadida.

d) El cuarto caso de sismicidad inducida es aquel en el que se unen el efecto de la presión de fluidos que hemos comentado en el caso anterior y además un aumento en la carga vertical debido al peso del agua del embalse.

Fracking hidráulico de esquistos

La fracturación hidráulica, fractura hidráulica[] o estimulación hidráulica (fracking) es una técnica para posibilitar o aumentar la extracción de gas y petróleo del subsuelo. Es parecido a la sismicidad inducida del cuarto caso mencionado por efecto de la presión hidráulica detonada con una mezclada de carga vertical con la acción de altas presiones hidráulicas inyectadas con materiales abrasivos (arena) y productos químicos que amplíen las fracturas existentes (pequeñas fallas) en los pozos vacíos en profundidades menores de 2500 pies (800 m).

El procedimiento consiste en la perforación de un pozo vertical en el cual, una vez alcanzada la profundidad deseada, se gira el taladro 90° en sentido horizontal y se continúa perforando entre 1000 y 3000 m de longitud; a continuación se inyecta en el terreno agua a presión mezclada con algún material abrasivo del esquisto como la arena y químicos, con el objetivo de ampliar las fracturas existentes en el sustrato rocoso que encierra el gas o el petróleo, y que son típicamente menores a 1 mm, y favorecer así su salida hacia la superficie.

Se estima que en 2010 esta técnica estaba presente en aproximadamente el 60 % de los pozos de extracción en uso.[] Debido a que el aumento del precio de los combustibles fósiles ha hecho económicamente rentable estos métodos, se está propagando su empleo en los últimos años, especialmente en los Estados Unidos. [  ][]Los partidarios de la fracturación hidráulica argumentan los beneficios económicos de las vastas cantidades de hidrocarburos previamente inaccesibles, que esta nueva técnica permite extraer. [][] Sus oponentes, en cambio, señalan el impacto medioambiental de esta técnica, que incluye la contaminación de acuíferos, elevado consumo de agua, contaminación de la atmósfera, contaminación sonora, migración de los gases y productos químicos utilizados hacia la superficie, contaminación en la superficie debida a vertidos, y los posibles efectos en la salud derivados de ello.[] También se han producido casos de incremento en la actividad sísmica, la mayoría asociados con la inyección profunda de fluidos relacionados con el fracking.

Por estas razones, la fracturación hidráulica ha sido objeto de atención internacional, siendo fomentada en algunos países,[] mientras que otros han impuesto moratorias a su uso o la han prohibido.[][]  Algunos de estos países, como Reino Unido, recientemente han levantado su veto, optando por su regulación en lugar de una prohibición total. La Unión Europea se encuentra actualmente comenzando a regular la fracturación hidráulica.

 

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Las inyecciones en el subsuelo para favorecer la extracción de petróleo se remontan hasta 1947 cuando se estudia por primera vez la posibilidad de utilizar agua. Este método empezó a aplicarse industrialmente en 1949 por la empresa Stanolind Oil.[]  En EEUU se estima que la generalización de este método ha aumentado las reservas probadas de gas cerca de un 47 % en cuatro años y en 11 % la estimación de existencia de petróleo.[] Además, en ese país, en 2012 se crearon gracias a los hidrocarburos no convencionales extraídos a través de la fractura hidráulica 2,1 millones de empleos y contribuyó en 283.000 millones de dólares a su economía. Asimismo, según un informe,[] se crearán 3,3 millones de nuevos empleos y sumará 468.000 millones de dólares al crecimiento de Estados Unidos al final de la década.

Contaminación del ambiente por el fracking hidráulico

Las organizaciones ecologistas estiman que es irreversible impacto ambiental en forma de contaminación de acuíferos y otros parámetros medioambientales que ocasiona el fracking hidráulico de esquistoHasta 2010, se calcula que se han realizado 2,5 millones de fracturaciones hidráulicas en todo el mundo.[] Existen una elevada preocupación medioambiental acerca de las técnicas de fracturación hidráulica, debido al riesgo de contaminación de acuíferos, la emisión de contaminantes que afecten la calidad del aire, la posible migración a la superficie de gases y componentes químicos utilizados durante el proceso, y los efectos que puedan tener en la salud humana, entre los que se incluye el cáncer. [][] Entre los aditivos utilizados en la fractura hidráulica se encuentran en algunos casos el queroseno, benceno, tolueno, xileno y otros formaldehídos.

Generación de terremotos por el fracking hidráulico para extraer petróleo de esquistos.

Es conocidos de los ingenieros sismo resistentes la generación de terremotos durante el proceso de llenado de grandes presas de agua como lo mencionamos al inicio de este artículo. De manera similar, la fracturación hidráulica genera sismos pequeños pero a veces desencadena sismos mayores que pueden ser sentidos por la población local. A finales de 2012, se habían inducido sismos mayores por la fractura hidráulica, hace poco en Kansas y Oklahoma de magnitudes Richter de 4,8. En 2009, hubo 50 terremotos por encima de magnitud 3,0 Alabama y Montana, mientras que en 2010 se produjeron 87. En 2011 hubo 134 sismos o sea 6 veces respecto a los niveles de finales de los 90.[  Exxon Mobil, Chevron Corporation y Conoco Phillips durante 2011 y 2012 emitieron informes engañosos argumentando que la fracturación hidráulica era una técnica segura.  Como dijimos hace unos días un sismo de 4,8 Richter se registró en el centro de EEUU, según el USGS Servicio Geológico de EEUU.  Fue un sismo superficial que sacudió zonas de Kansas y Oklahoma. Al ser un sismo superficial (entre 0 y 3 km de profundidad) corrobora que fue por fracturación hidráulica o fracking de esquistos.  Es menester indicar que sismo de magnitudes moderadas de menos de 5 km de profundidad pueden ocasionar daños mayores y pérdidas humanas en las poblaciones cercanas.

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Costos de producción del petróleo de esquistos

En una caída de los precios del petróleo como la actual, la oferta de mayor costo es la que se encuentra en mayor riesgo, y la necesidad de pozos horizontales y fracturación hidráulica en las reservas de esquisto los hace más caros de explotar que muchos yacimientos de petróleo en el Medio Oriente.  Sin embargo, si los precios del petróleo caen aún más, es probable que los costos de producción estadounidenses caigan también, lo cual actuaría como válvula de seguridad para reducir la presión sobre los productores.
No hay una respuesta única al precio de equilibrio de la explotación de esquisto: varía de una zona a otra y de un pozo a otro. Incluso con los precios del crudo estadounidense en alrededor de $100 por barril a principios del año, las pequeñas y medianas empresas de exploración y producción que encabezaron la revolución de esquisto de EEUU registraban grandes déficits de caja.  Si el petróleo se mantiene en su nivel actual de alrededor de $82 por barril, llegará nuevamente el momento en que serán capaces de cubrir sus gastos de capital con sus flujos de efectivo.

La mediana de explotación de esquisto de EEUU requiere un precio del crudo de $57 por barril para ser rentable hoy en día, en comparación con $70 por barril en el verano del año pasado. EOG Resources, uno los más exitosos productores de petróleo de esquisto, redujo su costo por pozo de esquisto Leonard en la frontera de Texas y Nuevo México de $ 6.9 millones en 2011 a $ 5.0 millones este año, mientras que sí aumentó la producción promedio de cada pozo. Conoco Phillips y otros han estado utilizando mucho la arena o material similar en el fracking para mantener abiertas las grietas en las rocas para que el petróleo pueda salir para aumentar la producción. El gélido invierno que se avecina para Canadá, los EEUU y Europa, frenará posiblemente la producción de petróleo de esquisto, que además de ser costoso incrementaría sus costos en estas condiciones invernales extremas que se avecinan.

Las grandes empresas extractivas sufrirán una decepción y merma de la fiebre por del petróleo y gas obtenido por fracturación hidráulica del esquisto por el fuerte invierno que ya comenzó. El creer haber descubierto el nuevo Dorado del oro negro, sin caer en la cuenta de los enormes impactos sobre el medio ambiente y la salud humana que vienen asociados a su perniciosa extracción, ocasionarán una fuertes reacciones y demandas de los ciudadanos residentes de esas regiones contra las empresas extractivas.

En conclusión, creemos que con la caída de la producción de petróleo de esquisto por razones climatológicas, en menos de tres meses deberán estabilizarse los precios petroleros venezolanos, si los países aliados de EEUU y miembros de OPEP no aumentan la producción de manera soterrada violando los cupos asignados.



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Jairo Larotta

Ingeniero Civil UCV 1970, Magister Scientiarum Ingeniería Sismo Resistente IMME-UCV 1976, postgrado en UNAM Mexico, UC Berkeley (1974-77). Amplia experiencia en dirección, gerencia en empresas de ingeniería en el área petrolera e industrial. Consultor y asesor de 11 empresas privadas y asesor de Ministerio de la Vivienda y Ministerio del Ambiente (1988-2014), patólogo de estructuras (2005-actual). Construcción de edificios residenciales, centros comerciales, estaciones de metro, naves industriales (1979-86). Secretario Ejecutivo de FUNVISIS (1975-79). Once publicaciones científicas en congresos nacionales y mundiales sobre ingeniería sísmica (1972-77). Más de 120 artículos en Venezuela y exterior sobre monetarismo y macroeconomía (2003-actual). Orador en conferencias, foros, entrevistas por radio y TV sobre macroeconomía geoestratégica, creador del bolivar oro divisa y criptodivisa oficial asociada para venta de hidrocarburos, productos no petroleros, compra de bienes y servicios foráneos (2005-actual). Libros publicados: coautor de "Cien años de compañía", Editorial Don Bosco, Caracas 2006; autor de "El síndrome de la piñata en la idiosincrasia del venezolano", Editorial Dictus Publishing, Saarbüken, Deutschland (2014) ISBN- 978-3-8473-8853-1

 jairolarottas@gmail.com

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