Em 15 de fevereiro de 2018, um poço de gás natural extraído por fraturamento hidráulico, pertencente à XTO Energy, da ExxonMobil, e localizado no sudeste de Ohio, sofreu um vazamento explosivo, expelindo metano, um potente gás de efeito estufa, por quase três semanas . O acidente, de origem desconhecida, resultou em um dos maiores vazamentos de metano da história dos Estados Unidos . O jornal The New York Times noticiou, em dezembro, que novos dados de satélite revelaram que esse único poço de gás vazou mais metano em 20 dias do que o equivalente a um ano inteiro de metano liberado pelas indústrias de petróleo e gás em países como Noruega e França.
A causa desse vazamento massivo foi uma falha no revestimento do poço de gás, ou seja, no revestimento interno . Falhas no revestimento de poços representam mais um problema técnico significativo, porém pouco discutido, para uma indústria de fraturamento hidráulico não lucrativa.
Fraturação hidráulica e falhas no revestimento de poços
As falhas no revestimento ocorrem quando o aço ou o cimento que reveste um poço de petróleo ou gás se rompe ou racha, o que significa que o poço não consegue mais manter a pressão e cria uma via de vazamento para qualquer coisa dentro do poço — como fluidos de fraturamento hidráulico — para o ambiente circundante. Elas podem ocorrer, como no exemplo do poço de gás da Exxon em Ohio, em locais onde o fraturamento hidráulico, ou fracking, está sendo realizado.
Os resultados dessas falhas podem ser catastróficos, como explica um artigo de 2017 publicado pela Society of Petroleum Engineers : "As consequências das falhas no revestimento incluem explosões, poluição, ferimentos/fatalidades e perda do poço com os custos associados."
Os poços usados para produzir petróleo e gás por meio de fraturamento hidráulico são diferentes dos poços de petróleo "convencionais", ou perfurados da maneira tradicional. Embora um poço de fraturamento hidráulico seja inicialmente perfurado verticalmente como um poço convencional, em determinado ponto, a perfuração muda de direção e segue horizontalmente por distâncias de até 20,000 metros (quase quatro milhas). A porção vertical do poço é composta por várias camadas de revestimento de tubos de aço e cimento, projetadas para proteger as águas subterrâneas próximas do petróleo, gás e fluidos de fraturamento que passam pelo poço.
O processo de fraturamento hidráulico é o que libera o petróleo e o gás do xisto. Isso é feito bombeando uma mistura de água, produtos químicos e areia sob uma pressão tão alta que quebra a rocha, criando fraturas que permitem que o petróleo e o gás aprisionados fluam do poço até a superfície.
Representação de um poço de gás natural perfurado horizontalmente e fraturado hidraulicamente, com o ciclo da água envolvido. Crédito: Agência de proteção ambiental, domínio público
De acordo com um artigo da Society of Petroleum Engineers, produzido pelo engenheiro de petróleo Neal Adams e outros, as falhas no revestimento foram associadas às tensões e altas pressões necessárias para concluir o processo de fraturamento hidráulico, e a indústria está lidando com esse problema custoso e perigoso. O artigo identificou o problema em profundidade e usou uma linguagem forte (para engenheiros), observando: "Os incidentes de falhas no revestimento que ocorrem durante as operações de estimulação por fraturamento estão aumentando a uma taxa alarmante."
Para uma indústria totalmente focada na redução de custos, o risco de perder um poço de fraturamento hidráulico inteiro chama a atenção.
A própria Sociedade de Engenheiros de Petróleo (Society of Petroleum Engineers) discutirá essa questão em sua reunião de 6 de fevereiro no Texas, durante um painel de três horas intitulado " Deformação do Revestimento em Formação Não Convencional: Histórico de Casos, Causas Principais, Gerenciamento e Mitigação ". Este não é um problema marginal para operadores independentes. O painel que abordará essa questão é composto por representantes dos principais players da indústria, incluindo Shell, BP e XTO , subsidiária da ExxonMobil que operava o poço que explodiu em Ohio.
Esse problema crescente para a indústria do fraturamento hidráulico pode ser atribuído às mesmas questões que causaram fracassos no passado: a redução de custos porque as empresas de xisto vêm perdendo dinheiro e estão explorando os limites da tecnologia para tentar finalmente obter lucro e pagar suas dívidas consideráveis.
Mais uma vez, essa abordagem de redução de custos não está funcionando, e os riscos para o clima, o meio ambiente e os investidores continuam aumentando.
Mais estresse posto à prova
Quando a DeSmog entrou em contato com o Dr. Anthony Ingraffea , professor emérito de Engenharia da Universidade Cornell, sobre a questão das falhas no revestimento de poços, sua resposta foi simples: "Não é surpreendente", disse ele.
As empresas de exploração de xisto têm prometido continuamente aos investidores que a tecnologia seria a solução para os prejuízos financeiros contínuos do setor. Alguns dos avanços tecnológicos apontados como a chave para seus problemas financeiros incluem a perfuração de poços mais longos, o bombeamento de mais areia de fraturamento como agente de sustentação para manter os canais de fraturamento do xisto abertos, a injeção de mais água, a realização de muito mais fraturamentos por poço, a instalação de mais poços por plataforma com o desenvolvimento em formato de cubo e a otimização das operações com inteligência artificial.
Novas técnicas de fraturamento hidráulico : poços laterais mais longos (44% mais longos), mais água (250% a mais), mais areia de fraturamento e espaçamento menor entre os poços não aumentaram significativamente os recursos recuperáveis. Elas estão concentrando a produção na fase inicial, com um crescimento e um declínio mais rápidos. https://t.co/ WDL dBmGUiY
— TX sharon (@ TX sharon) 12 de maio de 2019
O aumento da pressão utilizada para fraturar o xisto e o número de fraturas em poços de petróleo e gás podem estar contribuindo para o crescente problema de falhas no revestimento dos poços, de acordo com o Dr. Arash Dahi-Taleghan, Professor Associado de Engenharia de Petróleo e Gás Natural da Universidade Estadual da Pensilvânia.
“Atualmente, o problema é que não se fazem apenas quatro ou cinco fraturas”, explicou Dahi-Taleghan recentemente ao Journal of Petroleum Technology. “Às vezes, temos de 150 a 200 fraturas muito próximas umas das outras e as taxas de injeção são altas.” Ele também mencionou novas tecnologias que utilizam pressões aumentadas e concluiu que “tudo isso pode exercer muita pressão sobre o revestimento, o que não acontecia antes”.
E isso faz sentido para um engenheiro civil como Ingraffea. Poços mais longos exigem maior pressão para injetar os fluidos de fraturamento a distâncias maiores, fraturando o xisto ao longo da porção lateral, ou horizontal, do poço. Isso exerce maior pressão sobre toda a estrutura do poço, explicou ele ao DeSmog.
“ Você está aplicando tensões maiores e de diferentes tipos no revestimento, além de submetê-lo a muito mais cargas repetidas, porque, à medida que aumenta a extensão lateral, você passa de cinco fraturas para centenas de fraturas em alguns casos”, explicou Ingraffea à DeSmog. “Faz todo sentido”, acrescentou Ingraffea sobre o aumento de falhas em revestimentos de poços.
Os poços de petróleo e gás fraturados são construídos com aço e cimento, mas não são indestrutíveis. Quando esses materiais são submetidos a tensões repetidas durante as operações de fraturamento hidráulico, falhas são inevitáveis.
Economias em materiais para poços levam a falhas nos mesmos.
O recente artigo do Journal of Petroleum Technology ( JPT ), citando Dahi-Taleghan, levanta uma questão que deveria assustar os investidores em xisto: “ Um desafio não convencional: as falhas de revestimento durante a fratura hidráulica podem ser evitadas? ”
A perfuração e o fraturamento hidráulico dos novos poços mais longos podem custar bem mais de US$ 10 milhões, um aumento significativo em relação aos poços mais curtos historicamente utilizados pela indústria. Um relatório de 2016 da Administração de Informação Energética (EIA) estimou os custos históricos dos poços na faixa de US$ 6 a 10 milhões. A empresa de gás de xisto CNX informou que os poços recentes custaram US$ 14 milhões , mas a empresa espera reduzir esse custo para US$ 12.5 milhões por poço.
A falha de um revestimento de poço pode transformar esse investimento considerável em uma perda total, o que, dependendo da situação, também pode exigir ainda mais dinheiro para a limpeza. Se as falhas de revestimento não puderem ser evitadas, a indústria terá um grande problema, e certamente é por isso que este será um dos principais temas de discussão no próximo mês entre os engenheiros de petróleo no Texas.
Custo médio de poços na indústria de fraturamento hidráulico (fracking) entre 2005 e 2016. Crédito: Tendências nos custos de exploração e produção de petróleo e gás natural nos EUA , Administração de Informação Energética (EIA).
Será possível eliminar completamente as falhas no revestimento? Isso é altamente improvável, considerando a complexidade desses sistemas submetidos a tensões extremas. No entanto, essas falhas podem ser significativamente reduzidas se as operadoras investirem nas estruturas dos poços.
“ O revestimento representa cerca de 20% a 30% do custo total do poço — uma quantia enorme, e devido a constantes problemas de orçamento, as operadoras estão optando por pagar o custo mínimo de projeto de qualquer poço”, disse Christine Noshi, engenheira de petróleo cuja pesquisa se concentrou na integridade do revestimento de poços , ao JPT.
George King, descrito pela JPT como "um consultor independente e uma das principais vozes técnicas em fraturamento hidráulico", avaliou o problema e sua opinião é sombria.
“ Quanto mais você tentar economizar no projeto dos tubos, no cimento, nas conexões — esse tipo de coisa — maior será o risco de o poço falhar antes que você consiga obter retorno”, explicou King ao JPT . “Isso vai alterar seus cálculos de valor presente líquido.”
King estima que “em certos campos de xisto e petróleo de rochas compactas dos EUA , entre 20% e 30% dos poços horizontais são afetados em algum grau”.
Para as empresas de xisto que já estão perdendo dinheiro enquanto apostam em poços mais longos com muito mais fraturas hidráulicas por poço, essa é uma notícia excepcionalmente ruim.
Após acumular prejuízos na última década , a indústria do xisto provou que não consegue lucrar perfurando poços mais curtos e fez uma grande aposta em poços muito mais longos. Mas a estratégia continua sem funcionar.
Riscos ambientais e climáticos
Falhas no revestimento de poços representam um enorme risco de contaminação da água por fluidos de fraturamento hidráulico, que contêm uma vasta mistura de produtos químicos com diversos riscos à saúde. Além disso, essas falhas representam mais uma forma pela qual a produção de petróleo e gás pode levar à liberação do potente gás de efeito estufa metano.
De acordo com o artigo de Adams de 2017 na Society of Petroleum Engineers, “A maioria das falhas observadas ocorreu nas seções rasas e não cimentadas do poço”, o que representa o pior cenário possível do ponto de vista ambiental. Sem cimento para conter o poço em falha, e especialmente em profundidades rasas, os fluidos de fraturamento hidráulico podem romper o revestimento interno e facilmente contaminar as águas subterrâneas.
Se as seções sem cimento são mais propensas a falhas, por que a indústria não cimenta toda a extensão do poço? Porque muitos estados não exigem isso, e usar mais cimento aumenta os custos de um processo já caro, que os produtores estão desesperados para conter. O cimento não apenas fornece uma barreira potencial entre o que está acontecendo dentro do poço e o ambiente ao redor, mas, como Ingraffea explicou à DeSmog, também proporciona maior integridade estrutural, ajudando o poço a suportar as forças extremas do processo de fraturamento hidráulico, que podem atingir pressões de até 15,000 libras por polegada quadrada.
O pior cenário possível para uma falha é um vazamento descontrolado do poço, o que representa um desastre financeiro para a operadora e pode resultar em grandes vazamentos de metano, como ocorreu com o vazamento do poço da Exxon em Ohio. A investigação da Exxon concluiu que a alta pressão foi a causa do rompimento do revestimento do poço.
“O primeiro satélite projetado para monitorar continuamente o planeta em busca de vazamentos de metano fez uma descoberta surpreendente no ano passado: um acidente pouco conhecido em um poço de gás em um local de fraturamento hidráulico em Ohio foi, na verdade, um dos maiores vazamentos de metano já registrados nos EUA.” https://t.co/pa2BUuPTaX
— Alexander Kaufman (@AlexCKaufman) 16 de dezembro de 2019
O artigo de Adams observa especificamente que falhas no revestimento podem resultar em explosões de poços e inclui a seguinte afirmação preocupante:
“Como demonstraram os resultados deste estudo, a maioria das falhas ocorre na seção vertical do poço, acima do topo do cimento. As falhas observadas nessa seção tendem a estar mais próximas da superfície do que do topo do cimento. As técnicas de controle de erupção atualmente existentes não são imediatamente aplicáveis nesses casos.”
A Exxon levou 20 dias para conter o poço que explodiu em Ohio.
Falha no revestimento na Pensilvânia
Há um ano, a produtora de gás de xisto CNX sofreu uma falha no revestimento de um poço que resultou em um vazamento na Pensilvânia.
Em fevereiro, o Departamento de Proteção Ambiental do estado emitiu uma notificação de violação à CNX , citando a empresa por "falha na construção e operação de um poço que garantisse a manutenção de sua integridade" e por "falha em equipar o poço com revestimentos de resistência suficiente". No entanto, o estado não multou a CNX pelas violações.
O poço foi tamponado e preenchido com cimento, representando uma grande perda para a CNX , que reportou um custo de US$ 14 milhões por poço. Embora a empresa não tenha planos de realizar fraturamento hidráulico nos outros três poços perfurados na mesma plataforma – construída com a mesma tubulação que apresentou falhas –, ela afirma que essa é uma opção viável no futuro, caso um revestimento adicional seja instalado nos poços.
O fracasso do grande experimento de fraturamento hidráulico
A Sociedade de Engenheiros de Petróleo se reunirá no Texas no próximo mês para discutir o problema das falhas no revestimento de poços, muito tempo depois de os engenheiros já deverem ter solucionado esse problema. No entanto, essa tem sido a abordagem da indústria de petróleo e gás ao longo da história recente da fratura hidráulica.
Isso se confirmou com os terremotos induzidos pela indústria do fraturamento hidráulico. Contaminação da água . Emissões de metano. Resíduos radioativos do fraturamento hidráulico . Poços contaminados por crianças. Impactos de fraturamento hidráulico e transporte de petróleo perigoso extraído por fraturamento por ferrovia.
E agora, falhas no revestimento de poços. Vale ressaltar que, para muitos desses problemas, a primeira resposta dos promotores da indústria de petróleo e gás tem sido negar a existência do problema, atrasando assim a identificação e implementação de soluções e colocando em risco o público, o meio ambiente e o clima.
Em 2014, a Energy in Depth , uma iniciativa de relações públicas da Independent Petroleum Association of America e da FTI Consulting, escreveu que uma "alegação frequentemente repetida pelo grupo anti-fraturamento hidráulico" era a de que falhas no revestimento dos poços estavam causando contaminação da água, e então citou a Society of Petroleum Engineers para explicar por que essas falhas eram tão raras. A Energy in Depth talvez devesse entrar em contato com esses engenheiros novamente para uma atualização em 2020.
Independentemente dos argumentos da indústria (ou, em alguns casos, da negação pura e simples), esses custos elevados continuam a aumentar para o setor de fraturamento hidráulico, ao mesmo tempo que as empresas de xisto enfrentam a probabilidade de que a maior parte das melhores áreas produtoras de petróleo e gás já tenha sido perfurada . Se isso se confirmar, o pagamento dos altos custos de perfuração e fraturamento hidráulico se tornará ainda mais difícil para as empresas de xisto, já que os novos poços produzirão menos petróleo e gás.
O experimento de fraturamento hidráulico foi um desastre financeiro. Foi um desastre climático. E contaminou grandes extensões de água e solo em lugares como Dakota do Norte, além de estar drenando (e contaminando) reservas de água doce essenciais em regiões áridas. Foi potencialmente associado a tipos raros de câncer em jovens na Pensilvânia . Ademais, a indústria está transportando água residual radioativa por todo o país com pouca ou nenhuma proteção.
E as empresas não têm dinheiro para limpar e fechar as centenas de milhares de poços depois de serem esvaziados, o que obriga o público americano a arcar com essa despesa — ou deixar o problema se agravar.
O pessimista do mercado de xisto, Mark Papa, prevê um crescimento de apenas 400 mil toneladas na produção dos EUA este ano. Ele disse na # IPTC2020 que o petróleo da OPEP se tornará ainda mais importante na próxima década. "Uma mudança está chegando." Ele afirma que a escassez de capital está contribuindo para isso, mas o esgotamento dos recursos naturais é um fator ainda mais importante. #petróleoegás pic.twitter.com/ CZ76RG u90U
— Trent Jacobs (@TrentPJacobs) 13 de janeiro de 2020
Como devemos esperar que a indústria do fraturamento hidráulico lide com o crescente problema de falhas no revestimento de poços? Basta olhar para seu histórico e não esperar nenhuma surpresa.
Imagem principal: Imagens da explosão na plataforma de perfuração do poço XTO em Powhatan Point . Crédito: Patrulha Rodoviária do Estado de Ohio via FrakTracker Videos
