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lunes, 21 de julio de 2014

Origen del Shale Gas

En esta nota Ud no encontrará opiniones, sino información técnica  para ayudarlo a  formar su propia opinión y para inducirlo a consultar otras fuentes y conocer más de este tema, que hoy en día está en boca de todo el mundo y sobre el cual se han centrado grandes esperanzas y a la vez profundos temores y rechazos. Probablemente en estos dos extremos haya una dosis de desconocimiento.

¿Cual es el origen del Shale Gas?
El origen del shale gas es el mismo que el de todos los hidrocarburos (carbón, gas y petroleo). Ellos se formaron dentro de una roca fuente, tambien llamada roca madre o roca generadora, como resultado de la transformación de sedimentos ricos en materia orgánica depositados en el fondo de los océanos y lagos. Con el transcurso de tiempos geológicos (millones de años), los sedimentos gradualmente resultaron más profundamente enterrados. Durante este proceso, se consolidaron y el calor y la presión del subsuelo convirtieron la materia orgánica contenida en ellos en hidrocarburos. Muchos de los hidrocarburos que se formaron de esta manera fueron gradualmente expulsados de la roca madre y emigraron para arriba, hacia la superficie terrestre. En algunos casos su emigración fue bloqueada por una barrera de roca impermeable, denominada roca sello. Los hidrocarburos se acumularon debajo de esta “tapa” y eventualmente formaron un reservorio de petróleo y/o gas convencional. Los hidrocarburos que permanecieron en la roca madre, constituyen el shale gas y el shale oil. El reservorio, en este caso es la misma roca madre.
En el primer caso se dice que se está en presencia de un yacimiento convencional y en el segundo caso de un yacimiento no convencional.
No hay ninguna diferencia  entre el petróleo y el gas convencionales y no convencionales. Químicamente son idénticos. Hay sin embargo diferencias en los reservorios de donde los hidrocarburos son obtenidos y en las técnicas necesarias para extraerlos. (Fig. 1)

Fig. 1
Gas atrapado en su roca madre
El shale gas está a menudo atrapado a gran profundidad debajo de la superficie (de 1.500 a 3.000 metros), en la roca madre, es decir, la roca en la que, al igual que todos los hidrocarburos, se formaron originalmente. Las rocas madres iniciaron su vida como rocas sedimentarias arcillosas, ricas en materia orgánica. Al quedar enterradas más profundamente, las rocas se sometieron a los cambios inducidos por el calor y la presión, transformándose en rocas con una estructura laminar de grano fino, lo que es típico de la clasificación de roca conocida como shale. Sin embargo, la roca madre no es en realidad shale, por lo que el término “shale gas” es un nombre inapropiado.
Debido a la naturaleza compacta e impermeable de la roca madre, el gas queda atrapado en los pequeños poros entre los granos y es también absorbido por la matriz misma de la roca, de ahí el término "roca fuente". Esto hace que ese gas sea muy difícil de extraer.

Las 3 fuentes principales de gas no convencional*
La expresión “gas no convencional” actualmente incluye 3 tipos principales  de recursos de gas natural: “shale gas” (gas de esquisto, en español), “tight gas” ( gas de arenas compactas o apretadas) y “coalbed methane” (metano de capas de carbón), también conocido como “coal seam gas” (metano de vetas de carbón).
* Hay otros hidrocarburos que también se consideran no convencionales, como el shale oil,  los petróleos pesados (heavy oil); el alquitrán en arenas (tar sands); el petróleo extra pesado (extra heavy oil)  y los hidratos de metano, que se encuentran en el fondo de los océanos.
Shale Gas y Tight Gas
Los hidrocarburos (convencionales y no convencionales) están atrapados en el subsuelo en las llamadas “rocas reservorios”. A pesar de la connotación de la palabra, estas no son enormes piscinas, sino minúsculos poros entre los granos que constituyen la matriz de la roca.
La calidad de una roca reservorio está determinada por su porosidad y por su permeabilidad.
La porosidad está dada por la cantidad y tamaño de los poros, es decir el espacio vacío entre los granos y entonces representa la capacidad de la roca para contener fluidos (hidrocarburos líquidos o gaseosos). Por lo tanto, una roca reservorio muy porosa puede contener un gran volumen de  petróleo o gas.
Fig. 2 Petróleo moviéndose a través
de los poros interconectados (altas
porosidad y permeabilidad)
Pero la porosidad sola no es suficiente: los fluidos deben tener la posibilidad de fluir, para lo cual los poros tienen que estar interconectados. Esta característica, llamada permeabilidad, es la medida de la habilidad de la roca para permitir transmitir o fluir el petróleo o el gas a través de ella. (Fig.2
Una característica en común del shale gas y del tight gas es que ambos están atrapados en rocas de muy baja permeabilidad que evitan o limitan fuertemente la emigración del gas. (Fig.3)




Fig. 3 Baja porosidad y baja permeabilidad




La unidad de medición de la permeabilidad es el Darcy. La permebilidad es uno de los parámetros por los cuales  los reservorios de gas convencional  pueden ser distinguidos de las formaciones no convencionales. El reservorio de un hidrocarburo convencional de buena calidad tendrá una permeabilidad de 1 Darcy, o más, mientras que los reservorios de tight gas, más compactos que un ladrillo, puede tener una permeabilidad de solo unas pocas decenas de micro Darcy. Los valores de permeabilidad para los reservorios de shale gas son todavía más bajos,  del orden de un milésimo de los valores de de la permeabilidad de las formaciones de tight gas. La unidad aquí es el nano Darsy. (Fig.4)

Fig.4 Permeabilidad de los reservorios de los hidrocarburos

El tight gas es atrapado en reservorios ultra compactos, caracterizados por muy bajas porosidad y permeabilidad. Los poros de la roca que contienen el gas son minúsculos y las interconexiones entre ellos son tan limitadas que el gas solo puede emigrar a través de ellos con gran dificultad.
El shale gas es extraído de una capa geológica conocida como roca madre, en lugar de hacerlo de un reservorio convencional. Esta roca sedimentaria, rica en arcilla, tiene naturalmente baja permeabilidad.  El gas que ella contiene es absorbido (insertado dentro de la materia orgánica) o se encuentra en estado libre en los espacios vacíos (poros) de la roca. (Fig.5)

Fig. 5 Imagen de las principales formas en que se presenta el gas natural y esquemas de extracción


La técnica de fractura hidráulica o fracking, produce fisuras en la roca madre, aumentando la porosidad y la permeabilidad del shale de manera artificial, facilitando la emigración del gas natural hacia el pozo. (Fig. 6). Esta técnica también es usada para las arenas compactas o tight.

Fig. 6 Fractura hidráulica o fracking

Coalbed Methane
El coalbed methane, o metano de las vetas de carbón, como su nombre lo sugiere, está atrapado en los depósitos de carbón. La mayoría del gas es absorbido sobre la superficie del carbón, que es un excelente “vaso de almacenamiento”. Él puede contener  2 o 3 veces más gas por unidad de volumen de roca, que un depósito de gas convencional.(Fig.7)

Fig.7 Coalbed methane

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