La fratturazione idraulica ha reso ancora una volta il bacino del Permiano che si estende tra il Texas occidentale e il New Mexico uno dei giacimenti petroliferi più ricchi del mondo. Ma le riserve migliorate comportano alcuni seri problemi di gestione dell'acqua. La trivellazione petrolifera utilizza l'acqua in anticipo, e fa emergere grandi volumi d'acqua che devono essere gestiti.

Una nuova ricerca condotta dall'Università del Texas presso l'Austin Bureau of Economic Geology evidenzia le differenze chiave nell'uso dell'acqua tra i siti di perforazione convenzionali e i siti che utilizzano la fratturazione idraulica, che si sta rapidamente espandendo nel Permiano.

Lo studio, pubblicato in Scienze e tecnologie ambientali il 6 settembre, hanno scoperto che il riciclaggio dell'acqua prodotta durante le operazioni in altri siti di fratturazione idraulica potrebbe aiutare a ridurre i potenziali problemi associati alla tecnologia. Questi includono la necessità di un ampio uso iniziale dell'acqua, e sismicità o terremoti potenzialmente indotti, innescato iniettando nuovamente nel terreno l'acqua prodotta durante le operazioni.

"Quello che penso possa spingere un po' di più il riutilizzo dell'acqua prodotta sono le preoccupazioni sulla pressione eccessiva, e potenziale sismicità indotta, " ha detto l'autore principale Bridget Scanlon, un ricercatore senior e direttore del programma di risorse idriche sostenibili del Bureau. "Nel Permiano abbiamo una buona opportunità per riutilizzare o riciclare l'acqua prodotta per la fratturazione idraulica".

Scanlon è stato coautore dello studio con i ricercatori del Bureau Robert Reedy, Franco Maschio, e Mark Walsh. Il Bureau è un'unità di ricerca della UT Jackson School of Geosciences.

Dagli anni '20, il bacino del Permiano è stato un'area molto attiva per la produzione di petrolio convenzionale, con un picco negli anni '70 e rappresentando quasi il 20% della produzione petrolifera degli Stati Uniti. La tecnologia di fratturazione idraulica ha rilanciato la produzione in quell'area consentendo alle aziende di attingere a immense riserve di petrolio detenute in formazioni di scisto non convenzionali meno permeabili. La nuova tecnologia sta trasformando il gioco convenzionale in un gioco non convenzionale e ha quasi portato la produzione di petrolio al picco degli anni '70. L'US Geological Survey stima che il Wolfcamp Shale del Permiano da solo potrebbe contenere 20 miliardi di barili di petrolio, la più grande risorsa non convenzionale mai valutata dal Survey.

Lo studio ha analizzato 10 anni di dati sull'acqua dal 2005 al 2015. I ricercatori hanno monitorato quanta acqua è stata prodotta e come è stata gestita da pozzi convenzionali e non convenzionali e hanno confrontato quei volumi con l'uso dell'acqua per la fratturazione idraulica.

In anticipo, i pozzi non convenzionali utilizzano molta più acqua rispetto ai pozzi convenzionali. Il volume medio di acqua necessario per pozzo è aumentato di circa 10 volte negli ultimi dieci anni, secondo lo studio, con un valore medio di 250, 000 barili o 10 milioni di galloni di acqua utilizzati per pozzo nel Midland Basin nel 2015. Ma i pozzi non convenzionali producono molta meno acqua rispetto ai pozzi convenzionali, una media di circa 3 barili di acqua per barile di petrolio contro 13 barili di acqua per barile di petrolio da pozzi convenzionali.

Per le operazioni convenzionali, l'acqua prodotta viene smaltita iniettandola in serbatoi convenzionali esauriti, un processo che mantiene la pressione nel giacimento e può aiutare ad aumentare l'olio aggiuntivo attraverso un maggiore recupero dell'olio. I pozzi non convenzionali generano solo circa un decimo dell'acqua prodotta dai pozzi convenzionali, ma questa "acqua prodotta" non può essere iniettata negli scisti a causa della bassa permeabilità degli scisti. Lo studio ha scoperto che l'acqua prodotta da pozzi non convenzionali viene in gran parte iniettata in formazioni geologiche non produttrici di petrolio, una pratica che può aumentare la pressione e potrebbe potenzialmente provocare sismicità o terremoti indotti.

Lo studio sottolinea che invece di iniettare l'acqua prodotta in queste formazioni, gli operatori potrebbero potenzialmente riutilizzare l'acqua proveniente da pozzi non convenzionali per fratturare idraulicamente la prossima serie di pozzi. Nei bacini del Midland e del Delaware nel Permiano viene prodotta acqua sufficiente a sostenere l'uso dell'acqua di fratturazione idraulica, e l'acqua necessita solo di un trattamento minimo (salamoia pulita) per renderla adatta al riutilizzo.

Marc Engle, il capo di un programma di indagine geologica degli Stati Uniti sull'uso dell'acqua associato alla produzione di energia, ha affermato che lo studio fornisce un quadro completo, analisi basata sui dati su come viene gestita l'acqua nel bacino del Permiano in rapida evoluzione.

"Questo lavoro di Scanlon et al., per la prima volta, fornisce alle parti interessate una visione dettagliata degli afflussi e deflussi idrici dal bacino del Permiano, " disse Engle. "Inoltre, il lavoro cattura le tendenze temporali attraverso un periodo importante in cui l'industria è passata da pozzi verticali in giacimenti convenzionali a pozzi verticali poi orizzontali in giacimenti continui."

Sebbene ci sia abbastanza acqua prodotta per il riutilizzo, Scanlon ha detto che l'infrastruttura, domande sulla proprietà dell'acqua prodotta, e il basso costo delle acque sotterranee dolci o salmastre può attualmente mantenere le pratiche di smaltimento così come sono. Ma man mano che le operazioni non convenzionali nel Permiano crescono, riutilizzare l'acqua prodotta può diventare più attraente.

"Il riutilizzo e il riciclaggio sono un'opzione, e l'industria è brava ad adattarsi, " disse Scanlon.