Un introduzione alle argille e al “fracking”

ReFINE Briefing Note
Un introduzione alle argille e al “fracking”
L’obiettivo di questo breve articolo è quello di fornire un quadro
generale sul shale gas, spiegando i termini comunemente usati. E’
prodotto come parte del progetto Researching Fracking In Europa
(ReFINE), condotto dal Durham Energy Institute. Maggiori
informazioni su ReFINE sono disponibili sul sito del progetto:
www.refine.org.uk.
Dall’Inghilterra alla Bulgaria, dall’Ucraina agli
Usa, shale gas e fracking sembrano essere
constantemente nei notiziari. Ma cosa sono le
shale (scisti bituminosi), perché contengono gas,
e cos’è il fracking? Il progetto ReFINE condotto
dal Durham Energy Institute, sta usando la
ricerca scientifica per investigare il fenomeno del
fracking in Europa. Questa guida offre
un’introduzione all’argomento e ne spiega alcuni
termini chiave.
Cosa sono le shale?
Le shale sono argilliti, rocce sedimentarie
formata da strati di fango accumulati per milioni
di anni e lentamente compressi e compattati in
roccia. Le argilliti sono molto comuni nel record
geologico, nulla di sorprendente dato che il
fango è il più comune sedimento sulla terra. Esso
copre la maggior parte degli attuali fondali
marini e delle terre.
I fanghi e mudstones sono constituiti da quattro
componenti principali: argilla (particelle minerali
piccole e piatte), quarzo (piccoli pezzi di questo
comune duro minerale), materia organica ricca di
carbonio (parti rotte di piante e animali), e
carbonato di calcio (limo, spesso dai gusci).
Questi componenti si ritrovano in diverse
percentuali nei diversi mudstones, ma i geologi
danno spesso il nome di shale a mudstones ricchi
di argilla e materia organica che si sfaldano in
lamine sottili. La figura 1 mostra un esempio di
shale dalla costa Giurassica di Dorset, UK.
Figura 1: Scisti bituminosi giurassici da Dorset, UK. Gli
strati neri sono particolarmente ricchi in materia
organica, mentre gli strati bianchi sono pieni di gusci
di carbonato di calcio o plancton fossilizzato. Il campo
di vista (da sinistral a destra) é di circa 20 cm
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Cos’è lo shale gas?
Particelle di gas naturale, tipicamente metano, sono
spesso intrappolate nei pori dei mudstones. Se la
quantità di gas intrappolato è abbastanza alta e la
successione degli strati contenenti gas é
sufficientemente spessa, può essere possibile
estrarre gas utilizzabile come combustibile fossile.
Questo è lo shale gas.
Perchè queste shale contengono gas?
Non tutte le shales contengono gas: esse devono
essersi formate da argille ad alto contenuto di
material organica. Quando tali argille vengono
sepolte, compresse e riscaldate, la materia
organica viene ‘cotta’ e scomposta, e il gas viene
rilasciato. Questo processo richiede temperature
di almeno 100 gradi centigradi, temperatura che
normalmente si trova a profondità maggiori di 3
km sotto la superficie terrestre. Parte del gas
generato migra verso la superficie, mentre la
maggiorparte di esso rimane intrappolato nei
pori delle shale. Questo gas intrappolato forma
un giacimento di shale gas, obiettivo di
esplorazione.
Figura 2: Diagramma semplificato della fratturazione
idraulica (fracking) per shale gas. Un pozzo viene
perforato nel giacimento di shale gas e fluidi ad alta
pressione vengono iniettati. All’orizzonte obiettivo, i
fluidi vengono iniettati nelle shale, producendo
fratture artificiali che permettono al gas di fluire dalle
shale nel pozzo.
School of Civil Engineering
and Geosciences
Drummond Building
Newcastle University
NE1 7RU
Tel: +44 (0)191 208 6611
Cos’è il fracking?
Fracking è il termine inglese per fratturazione
idraulica. Le fratture idrauliche possono formarsi
naturalmente quando fluidi ad alta pressione
fuoriescono da rocce sepolte in profondità e le
fratturano nel loro percorso verso l’alto.
Tuttavia, fracking è il processo mediante il quale
fluidi ad alta pressione vengono iniettati rocce
per creare fratture. Queste crepe artificiali sono
tenute aperte da proppants come sabbia.
Perche’ il fracking viene usato per estrarre shale
gas?
Shales sono porose, contengono molti piccoli
pori all’interno dei quali il gas natural può essere
intrappolato. Tuttavia questi pori non sono
interconnessi, il che significa che le shales hanno
una permeabilità molto bassa e il gas non può
fluire attraverso la roccia. Affinchè il gas venga
rilasciato, deve essere creata permeabilità
attraverso la fratturazione idraulica delle shales.
Le sottili fessure piene di liquido prodotte dal
fracking collegano i pori delle shale, e
permettono al gas di fluire dalla roccia nel pozzo.
Figura 3: Diagramma semplificato in primo piano
della fratturazione idraulica (fracking) per le shale
gas. L’iniezione di fluidi ad alta pressione nelle shale
crea sottili fratture che collegano i pori pieni di gas.
Questo permette al gas di fluire nel pozzo e verso la
superficie.
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