I fluidi di fratturazione sono fluidi iniettati ad alta pressione in una formazione geologica (o più formazioni a volte), con lo scopo di sbloccare un pozzo , o frattura e microfratturatrice di roccia dura e bassa permeabilità per rilasciare e sfruttare gli idrocarburi ( gas , petrolio ) che essi può contenere in quantità commercialmente redditizie.
In entrambi i casi, il fluido ha due funzioni principali
La composizione ed i contenuti variano a seconda dei contesti geologici e delle esigenze dell'operatore, per adattarsi al tipo di roccia, fase di lavoro, profondità, ecc. così come l'obiettivo o il tasso di rendimento atteso per la perforazione.
Questi fluidi possono essere iniettati a diversi chilometri di profondità nel caso di perforazione di gas o petrolio, o talvolta semplicemente nel sottosuolo nel caso di un pozzo destinato alla produzione di acqua potabile , industriale o di irrigazione ) (In quest'ultimo caso, il fluido è generalmente solo acqua, possibilmente con aggiunta di materiali di sostegno, in altri casi si introducono sabbia e materiali di sintesi e molti additivi chimici (meno dell'1% del volume totale secondo gli operatori, ma in volumi d'acqua che possono essere significativi) .
Questi due parametri sono ancora tenuti riservati dagli operatori, sia per gran parte delle sostanze chimiche utilizzate, sia per la natura delle miscele e il rispettivo contenuto di ciascun prodotto (che può variare durante il processo di fratturazione). Gli operatori sono tenuti a dichiarare alle autorità responsabili i prodotti e gli additivi utilizzati, il loro nome commerciale e a fornire la corrispondente scheda di sicurezza dei materiali (MSDS).
I rappresentanti delle grandi aziende hanno chiesto al Senato americano che la legge non richieda nemmeno loro di rivelare i nomi di questi prodotti.
Dagli anni 2000, alcuni gruppi nel campo delle industrie dei " servizi petroliferi " hanno condiviso questo mercato in crescita. Si sta espandendo rapidamente poiché le risorse di idrocarburi convenzionali più accessibili sono tutte esaurite, costringendo le compagnie petrolifere e del gas a utilizzare perforazioni profonde, dirette a raccogliere gas di scisto e oli non convenzionali, più profonde e / o che richiedono perforazioni direzionali e multiple che consumano sempre più perforazioni e fluidi di fracking . All'inizio degli anni 2010, questo mercato era valutato in tutto il mondo a circa $ 20 miliardi (€ 16 miliardi) all'anno), così come le molecole che modificano o controllano la viscosità . Tra queste società troviamo principalmente (intorno al 2010)
gli ultimi due gruppi (che appartenevano a Weatherford) furono acquistati da Lubrizol.
L'effettiva iniezione del fluido produce il fenomeno fisico della cavitazione che viene utilizzato per migliorare le prestazioni della tecnica di perforazione del pozzo. Il vantaggio di questo metodo è che combina gli effetti positivi dei metodi di perforazione vibratoria e rotativa, combinando:
Riguardano gli impatti sull'ambiente e sulla salute;
I cittadini che vivono vicino ai depositi e le piccole città sono diventati gradualmente preoccupati per la loro acqua potabile e il loro ambiente.
Tra gli stati, lo Stato di New York sembra essere il primo ad essere preoccupato per le sue risorse di acqua potabile . Provengono da due vasti bacini idrografici , e da falde acquifere situate in settori che dalla fine degli anni 2000 sono stati oggetto di intense esplorazioni di gas e che iniziano ad essere sfruttati per lo shale gas. Questo stato ha identificato che molte delle sostanze chimiche che costituiscono gli additivi utilizzati negli Stati Uniti e in Canada nei fluidi di fratturazione del sottosuolo possono essere tossici per l'ambiente e influire sulla salute umana.
Una prima sintesi è stata prodotta nel 2010, oltre a un video educativo, con l'aiuto del New York Community Trust, una fondazione (Winslow Foundation) e l'EPA ( Environmental Protection Agency ) da alcuni dati pubblici disponibili (analisi dei fluidi utilizzati in una perforazione di pozzi di gas naturale ( Crosby 25-3 , nel County Park, Wyoming), durante un incidente che ha rilasciato gas naturale, condensati di idrocarburi e fluidi di perforazione intorno al pozzo scavato da Windsor Energy Inc., una società con sede a Oklahoma City , per rottura dell'involucro superficiale, per circa 58 ore dalle 11 alle13 agosto 2006).
Questo sommario è stato prodotto per la rivista in lingua inglese ( International Journal of Human and Ecological Risk Assessment ), dagli scienziati del TEDX (The Endocrine Disruption Exchange; ONG specializzata nello studio degli interferenti endocrini , https://web.archive.org / web / 20110128174333 / http: //endocrinedisruption.com/home.php specializzato in questioni di valutazione del rischio ecologico e sanitario, dagli scienziati Colborn et al.
Di seguito viene fornito un esempio per mostrare la varietà di additivi che possono essere utilizzati nei cantieri. In assenza di riferimenti precisi sull'origine del campione così analizzato, tale inventario sarà considerato con una certa cautela. Alcuni dei prodotti citati, infatti, sono incompatibili tra loro o non possono essere utilizzati contemporaneamente poiché le loro funzioni sono antagoniste. Ciò potrebbe suggerire che ci sono state miscele tra fluidi di diversa origine (fluido di perforazione a base d'acqua, fluido di perforazione o di trattamento a base di idrocarburi raffinati, fluidi di trattamento delle acque industriali) e che i campioni di queste miscele sono stati prelevati per l'analisi, in un bacino di ritenzione o in un impianto di ritrattamento.
Oltre all'acqua potabile o meno (99% della parte liquida del fluido almeno secondo gli operatori)
numero CAS | Prodotto chimico ( con nome inglese , in corsivo) |
---|---|
2634-33-5 | 1,2-benzisotiazolin-2-one / 1,2-benzisotiazolin-3-one ( 1,2 Benzisotiazolin-2-one / 1,2-benzisotiazolin-3-one) |
95-63-6 |
1,2,4-trimetilbenzene ( 1,2,4-trimetilbenzene ) |
123-91-1 |
1,4-diossano ( 1,4-diossano ) |
3452-07-1 | 1-eicosene ( 1-eicosene ) |
629-73-2 | esadec-1-ene ( 1-esadecene ) |
112-88-9 | ottadec-1-ene ( 1-ottadecene ) |
1120-36-1 | 1-tetradecene ( 1-tetradecene ) |
10222-01-2 | 2,2-dibromo-3-nitrilopropionammide ( 2,2-Dibromo-3-nitrilopropionammide ) |
27776-21-2 | 2,2'-azobis- {2 - (imidazlin-2-il) propano-dicloridrato} ( 2,2'-azobis- {2- (imidazlin-2-il) propano} -diidrocloruro ) |
73003-80-2 | 2,2-Dobromomalonamide ( 2,2-Dobromomalonamide ) |
15214-89-8 | polimero sale sodico dell'acido 2-acrilammido-2-metilpropan ( 2-acrilammido-2-metilpropansolfonico polimero sale sodico ) |
46830-22-2 | Cloruro, 2-acriloilossietil (benzil) dimetil ( 2-acriloilossietil (benzil) dimetilammonio cloruro ) |
52-51-7 | 2-Bromo-2-nitro-1,3-propandiolo ( 2-Bromo-2-nitro-1,3-propandiolo ) |
111-76-2 |
2-butossietanolo ( 2-butossietanolo ) |
1113-55-9 | 2-dibromo-3-nitriloprionamide (2-monobromo-3-nitriilopropionamide) ( 2-Dibromo-3-Nitriloprionamide (2-Monobromo-3-nitriilopropionammide) ) |
104-76-7 | 2-etilesanolo ( 2-etil esanolo ) |
67-63-0 | 2-propanolo / alcool isopropilico / isopropanolo / Propan-2-olo ( 2-propanolo / alcool isopropilico / isopropanolo / Propan-2-olo ) |
26062-79-3 |
Omopolimero di 2-propene-1-aminio, N, N-dimetil-N-2-propenile ( 2-Propen-1-aminio, N, N-dimetil-N-2-propenil-cloruro, omopolimero ) |
9003-03-6 | Sale omopolimero di ammonio / acido 2-propenoico , ( acido 2-propenoico, omopolimero, sale di ammonio ) |
25987-30-8 | Polimero di acido 2-propenoico ( acido acrilico ) con 2 p- acrilammide , sale di sodio / Copolimero di acrilammide e acrilato di sodio ( acido 2-propenoico, polimero con 2 p-propenammide, sale di sodio / Copolimero di acrilammide e acrilato di sodio ) |
71050-62-9 | Acido 2-propenoico, polimero con fosfinato di sodio (1: 1). Nota: il fosfinato di sodio è anche chiamato "ipofosfito di sodio" ( acido 2-propenoico, polimero con fosfinato di sodio (1: 1) ) |
66019-18-9 | Telomero 2-propenoato con sodio idrogeno solforato ( acido 2-propenoico, telomero con sodio idrogeno solforato ) |
107-19-7 |
2-propin-1-olo / alcool progargilico ( 2-propin-1-olo / alcool progargilico ) |
51229-78-8 | decano 3,5,7-triaza-1-azoniatriciclo [3.3.1.13,7], 1 - (3-cloro-2-il) -cloruro, ( 3,5,7-Triaza-1-azoniatriciclo [3.3.1.13 , 7] decano, 1- (3-cloro-2-propenil) -cloruro ) |
115-19-5 | 3-metil-1-butino-3-olo ( 3-metil-1-butin-3-olo ) |
127087-87-0 | 4-nonilfenolo polietilenglicole etere ramificato / nonilfenolo etossilato / fenolo ossialchilato. Rem: I nonilfenoli sono fortemente sospettati di essere interferenti endocrini . ( 4-nonilfenolo polietilenglicole etere ramificato / nonilfenolo etossilato / fenolo ossialchilato ). |
64-19-7 |
Acido acetico ( acido acetico ) |
110-17-8 |
Acido fumarico ( acido fumarico ) utilizzato come correttore di pH |
68442-62-6 | Acido acetico, idrossi-, prodotti di reazione con trietanolammina ( acido acetico, idrossi-, prodotti di reazione con trietanolammina ) |
108-24-7 |
Anidride acetica ( anidride acetica ) |
67-64-1 | Acetone |
79-06-1 | Acrilammide |
11138-66-2 | Gomma xanthan (con i nomi commerciali Barazan D Plus, Barazan D, N-Vis, XC-207 ), solubile in acqua e utilizzata per le sue proprietà di inibizione della corrosione , agente viscoso , additivo per fanghi di perforazione e fracking. Oltre una certa quantità, questo prodotto è sospettato di causare problemi gastrointestinali ed epatici, nonché problemi respiratori, cutanei e oculari; |
111-42-2 | La dietanolamina (sotto 3 marchi; Enviro-Torq # 3, Clean Up, Union Carbide N-diethanolamine), può essere utilizzata come detergente. Questo prodotto è volatile e solubile in acqua. È considerato cancerogeno, mutageno, in grado di provocare disturbi cardiovascolari, sviluppo dell'apparato digerente (fegato, intestino), sistema immunitario, reni, cervello e sistema nervoso; |
111-30-8 | Glutaraldeidi come Diald 25, Aldacid G, X-Cide 102 . Sono prodotti idrosolubili e volatili. Non sono noti per essere cancerogeni, ma si sospetta che siano mutageni e che interferiscano con il sistema endocrino. Sono anche sospettati di causare problemi respiratori, epatici, renali, gastrointestinali, sanguigni e cardiovascolari, nonché problemi di sviluppo. Sembrano in grado di attaccare il sistema immunitario, il cervello e il sistema nervoso, la pelle, gli occhi e gli organi di senso. Questo prodotto è anche sospettato di essere pericoloso per l'ambiente. |
67-56-1 | Metanolo , tossico, che potrebbe essere sostituito dal 2008 in molti casi da un altro additivo presentato dal suo produttore (Halliburton) come più efficiente e più rispettoso dell'ambiente ( GasPerm 1000 , progettato per depositi non convenzionali tra cui giacimenti di gas naturale, gas di scisto e metano da depositi di carbone ). |
Le sabbie radioattive vengono spesso utilizzate per facilitare alcune misurazioni della rete fratturata ( in situ ).
A seguito del rilevamento del radio-226 nei flussi che drenano il gas di scisto del giacimento di gas di estrazione da Marcellus Shale , e in seguito a uno studio dell'EPA, del DOE e del Dipartimento della salute dello Stato di New York), la General Electric spenderà 2 milioni di dollari in 2 anni per decontaminare suoli e sedimenti inquinati dalla radioattività rilasciata nei fiumi dai prodotti utilizzati o restituiti da fluidi di fratturazione e la
tecnologia alternativa di perforazione che include elementi non radioattivi introdotti nel rivestimento di un proppant rivestito di resina è stata introdotta nel 2009. Il proppant è etichettato come non pericoloso e rispettoso dell'ambiente. È contrassegnato dall'attivazione in situ (dopo che è stato posizionato nella frattura) da uno strumento di registrazione contenente una fonte di neutroni . Il faro emette raggi gamma attivati a un livello di energia caratteristico che può essere rilevato dallo strumento di registrazione.
Queste proporzioni possono variare notevolmente a seconda del contesto e degli obiettivi operativi, con aggiustamenti effettuati durante la perforazione.
La tabella seguente fornisce un elenco e tassi indicativi pubblicati negli Stati Uniti (2009).
Additivo | composti principali | proporzione (% vol.) |
---|---|---|
acqua | (da fresca a acqua salata a seconda del caso) | 90% |
" Proppants " = Agenti di supporto |
Silice cristallina (sabbia, eventualmente rivestita con resina fenolica ), sfere di ceramica |
9,51% |
Acidi forti | Acido cloridrico | 0,123% |
Agenti riducenti l'attrito | Poliacrilammide, Oli minerali |
0,088% |
Tensioattivi = agenti che diminuiscono la tensione superficiale |
2-butossietanolo , isopropanolo , ottilfenolo etossilato |
0,085% |
Sali stabilizzanti dell'argilla |
Cloruro di tetrametilammonio di potassio ( cloruro di tetrametilammonio ) |
0,06% |
agenti gelificanti |
Bentonite , Gomma di Guar , Idrossietilcellulosa |
0,056% |
Inibitori della calcificazione dei tubi | Glicole etilenico , glicole propilenico | 0,043% |
Fluidificatore (per alte temperature) |
Sodio perborato , Borati , Anidride acetica |
0,007% |
Mantenere i gel degli ufficiali |
Emicellulasi , persolfato di ammonio , Quebracho |
0,01% |
Agenti di controllo del pH |
Carbonato di sodio , carbonato di potassio , cloruro di ammonio |
0,011% |
Agenti per il controllo del ferro |
Acido citrico , EDTA |
0,004% |
Inibitori di corrosione | Derivati della chinolina , dimetilformammide (DMF), alcool propargilico |
0,002% |
Biocidi (antibiotico) | Dibromoacetonitrite, glutaraldeide, DBNPA | 0,001% |