Los hallazgos, publicados en la revista Science of the Total Environment , reveló que el metano comienza a difundirse desde la formación de esquisto después de que un pozo es desmantelado y que esto representa una fuente notable de emisiones de metano, comparable a las emisiones más significativas durante la perforación y operación del pozo.

"El gas natural es un recurso energético importante que ha ayudado a Estados Unidos a reducir sus emisiones de dióxido de carbono, pero también entendemos que el metano puede ser un peligro potencial", dijo Shimin Liu, profesor de energía e ingeniería mineral en Penn State y coautor de el estudio. "Lo que hace este trabajo es brindarnos una forma proactiva de comprender lo que sucede en el subsuelo".

Las formaciones de esquisto tienen baja permeabilidad, lo que significa que el gas no se mueve fácilmente a través de la roca. Los operadores perforan miles de pies (más de una milla) para llegar al esquisto y luego perforan miles de pies más horizontalmente a través de la formación. Bombean una mezcla de líquido y arena a alta presión hacia el esquisto para abrir pequeñas fracturas y permitir que el gas escape de la roca.

Pero esto sólo puede recuperar una fracción (alrededor del 20% o menos) del recurso total de gas natural. El resto permanece atrapado dentro de pequeños poros y la falta de un sistema de poros interconectados significa que el gas no fluye fácilmente a través del esquisto.

Al analizar muestras de esquisto, los científicos pudieron crear un modelo matemático para predecir el flujo (o movimiento) de metano que permanece en la formación basándose en la estructura de los poros. La herramienta, denominada modelo unificado de transporte de gas, integra cómo se mueven todos los gases en el esquisto y la estructura del esquisto para predecir el comportamiento del flujo de metano. El equipo validó su modelo comparándolo con experimentos con esquisto Marcellus realizados en equipos especializados en el laboratorio de Liu en Penn State.

"Lo que la industria puede aprender es que tienen cortes de perforación o muestras de esquisto disponibles, pueden calcular el flujo de emisiones de metano basándose en la información de su muestra", dijo Yun Yang, autora principal del estudio que realizó la investigación mientras completaba su doctorado. en Penn State y como becario postdoctoral en la Universidad de Calgary, quien ahora es becario postdoctoral en el Laboratorio Nacional de Los Alamos. "Pueden usarlo como guía para ver cuánto potencial existe de fuga de metano después de que se abandona un pozo".

Las emisiones de metano tienen un mayor potencial de calentamiento global que el dióxido de carbono, y mitigar las emisiones es una prioridad para Estados Unidos y sus socios internacionales a través de esfuerzos como la Iniciativa Global de Metano, dijeron los científicos.

Esto podría ser especialmente importante en áreas como Pensilvania, donde se han perforado más de 20.000 pozos de gas de esquisto desde el inicio del auge del gas de esquisto Marcellus en 2005.

"Un problema importante es que las fugas de metano tienen un mayor potencial de calentamiento global en comparación con el dióxido de carbono", dijo Haoming Ma, becario postdoctoral de la Universidad de Texas en Austin y coautor. Ma realizó el trabajo mientras era investigador asociado en la Universidad de Calgary. "Estados Unidos y otros países se han comprometido a reducir las emisiones globales de metano en aproximadamente un 30 % para 2030, lo que destaca la urgencia de la mitigación".

Debido a que el metano se difunde lentamente desde el esquisto, los científicos dijeron que se deben implementar requisitos regulatorios para proporcionar un monitoreo a largo plazo de las emisiones de metano de los pozos de gas de esquisto abandonados.

Los investigadores descubrieron que cuando un pozo deja de producir y la presión dentro del yacimiento cae, aumenta la difusión de metano a través del complejo sistema microporoso de matrices de esquisto. La difusión es un proceso más lento y contribuye a un flujo duradero de metano desde la formación hacia el pozo abandonado, dijeron los científicos.

Según los investigadores, las emisiones de metano por difusión son comparables a las emisiones del fluido de retorno, el líquido y la arena inyectados en el suelo durante el fracking que regresa a la superficie.

Estudios anteriores se han centrado en evaluar las emisiones liberadas por el fracking, la terminación y la operación de pozos, pero comprender el potencial de emisiones una vez que ya no están activos es una pieza importante que falta, dijeron los científicos.

"En este trabajo, descubrimos que después de desmantelar un pozo, si no se implementan técnicas de taponamiento adecuadas (si se deja el pozo abierto a la superficie), las emisiones de metano se acumularán con el tiempo", dijo Yang. "Y si se espera el tiempo suficiente, el flujo de emisiones será el mismo que el de las emisiones observadas en las operaciones de flujo de retorno".

Debido a que la difusión aumentó a medida que la presión del yacimiento disminuyó en el estudio, mantener esa presión incluso después de que un pozo deja de producir podría ser una estrategia eficaz para reducir el potencial de emisión de metano de los pozos de gas de esquisto abandonados, dijeron los científicos.