Para uma compreensão geral sobre a técnica do fracking podemos dividir o processo nos seguintes estágios (UKOOG, 2021):

1- Preparação

O estágio da preparação é fundamental para um fraturamento hidráulico bem sucedido. Esta primeira etapa envolve todas as operações prévias necessárias para a programação de um poço de exploração. Neste momento é necessária a criação de rotas para o maquinário que será utilizado, o posicionamento dos reservatórios de tratamento de fluido, bem como a instauração de todo o aparato necessário para o início da operação.

Já se devem tomar providências preventivas aos impactos ambientais ainda no estágio de preparação. Para tanto, deve-se atentar para um planejamento pré-operacional que aperfeiçoe as rotas de acesso, desmate a menor área superficial possível e que crie um sistema de drenagens que lide com os possíveis derramamentos (spills) dos tanques de tratamento, protegendo assim o solo e os recursos hídricos de possíveis contaminações. Concomitantemente, um extenso trabalho de baselines deve ser levantado para que seja possível caracterizar os recursos hídricos, solos, sedimentos e biodiversidade para monitorar possíveis adversidades que possam surgir após a prática efetiva do fracking.

2- Perfuração

A perfuração do poço de exploração pode ser segmentada em dois estágios: o momento da perfuração vertical e uma subsequente perfuração horizontal. Em um primeiro momento a perfuração vertical se estende até ultrapassar a profundidade dos aquíferos (que varia de acordo com o contexto geológico de cada local). Em seguida ocorre a cimentação do espaço entre o revestimento do poço e a parede do furo, gerando assim uma camada selante que impede eventuais escapes de fluidos do poço em direção aos recursos hídricos. Por fim, continua-se a perfuração do poço e sua subsequente cimentação até que o furo atinja as rochas geradoras, ou seja, os reservatórios naturais de gás não convencional.

Uma vez atingido os reservatórios de gás natural não convencional, dá-se início ao processo de perfuração horizontal (um processo característico da exploração dos hidrocarbonetos não convencionais). Estes furos horizontais são realizados em múltiplas direções, têm extensões quilométricas e eles também são cimentados quando atingem as distâncias planejadas para evitar a fuga dos fluidos da operação.

Vale ressaltar que o modelo de poços revestidos e cimentados (plug-and-perforate) exemplificados acima é uma das várias formas que se tem ao estabelecer um furo de exploração de gás não convencional. Alguns locais não há a necessidade do revestimento e em outros adota-se o modelo de poços abertos. O tipo de poço utilizado vai depender principalmente das características geológicas e ambientais de cada reservatório.

3- Completação dos poços de exploração (Well Completion)

O estágio de completação do poço aborda justamente o período entre o término do processo de perfuração até o momento em que aquele empreendimento passa a produzir, de fato, o óleo e o gás. Em reservatórios de hidrocarbonetos não convencionais, o processo de completação é vinculado à criação de conexões entre o poço de exploração e a rocha geradora.

Uma vez que a perfuração horizontal é estabelecida, torna-se necessário a criação de uma série de furos entre o revestimento e o cimento ao longo do trecho horizontal do poço de exploração (canhoneio do poço de exploração). Este processo permite o contato direto entre o poço e o reservatório de gás e viabilizando os subsequentes processos do fraturamento hidráulico e produção (RODRIGUES et al., 2013). Com os poços de exploração devidamente canhoneados, torna-se possível prosseguir para a etapa de fraturamento hidráulico da rocha (fracking).

O fraturamento hidráulico nas rochas geradoras se dá mediante um processo sequencial que consiste, primeiramente, em proceder-se à injeção de fluidos específicos (fluidos de fraturamento) em alta pressão pelo poço de exploração. Devido às conexões criadas no canhoneio dos poços, o fluido de estimulação atinge os reservatórios de gás com muita pressão para que se induza a formação de fraturas (intensificação da porosidade secundária), aumentando assim a permeabilidade local e permitindo a migração dos hidrocarbonetos pelo poço de exploração. Em sequência, o fluido injetado é bombeado de volta pelo furo do poço (flow-back fluids) carreando os fluidos de interesse. Por fim, o fluido resultante é armazenado em reservatórios superficiais onde será tratado para futura reutilização ou reinjetado em poços de descarte (HIRATA, 2014; JACKSON et al., 2013; JOHNSON; JOHNSON, 2012). Entender a composição química dos fluidos atrelados ao fracking é primordial para entender os possíveis impactos ambientais desta técnica.

Os fluidos de retorno (flow-back fluids) apresentam uma composição resultante das características iniciais dos fracking fluids somado as reações ocorridas entre líquido-rochas geradoras do reservatório. O fluido de retorno irá carrear consigo boa parte da carga orgânica e inorgânica contida no termo fonte, fazendo com que o composto final seja uma substância altamente salina, rica em radionuclídeos, sólidos dissolvidos e suspensos, bem como metais potencialmente tóxicos ao meio ambiente (JACKSON et al., 2013).

4- Produção

Uma vez que o fraturamento hidráulico é realizado, torna-se possível bombear o óleo e gás do reservatório de baixa permeabilidade. Este é o período em que o poço de exploração passa a ser rentável para o empreendedor. Cerca de 25% a 75% do fluido de retorno podem ser processados em tanques de tratamento e reutilizados para um novo fraturamento hidráulico. A United Kingdom Onshore Oil and Gas prevê a seguinte cronologia para um típico processo de exploração do gás não convencional:

• Algumas semanas a um mês para realização do estágio de preparação do terreno para instaurar o poço de exploração;
• Oito a doze semanas para a perfuração vertical e horizontal dos poços de exploração;
• Um a três meses para os processos de completação do poço;
• Um a sete dias para o processo de fraturamento hidráulico

O total destes procedimentos pode resultar em poços de exploração com vida útil que podem chegar de vinte a quarenta anos de rendimento para a explotação do óleo e do gás natural, sendo que sua maior produção ocorre geralmente entre o 1º e 2º ano. Ou seja, a exploração do óleo e gás não convencional pode ser implementado em um curto intervalo de tempo e pode ter significativa longevidade, sendo, portanto, uma técnica extremamente interessante do ponto de vista econômico.

5- Fechamento do poço

Uma vez que o poço de exploração deixa de ser economicamente produtivo, o furo é devidamente selado e carece de um frequente monitoramento para assegurar que as condições do poço estejam devidamente adequadas para evitar possíveis rotas de escape do gás para a atmosfera, solos e recursos hídricos.

O sequenciamento processual do fraturamento hidráulico está sujeito a eventualidades, podendo gerar influxos (inputs) de contaminantes para a natureza. Estes inputs variam desde a migração do gás natural por vias indesejáveis até o contato direto dos fluidos de fraturamento com os recursos hídricos.

Como pode-se perceber, o fracking é um método de alta complexidade técnica e demanda, portanto, muito estudo e preparo para que se assegure um empreendimento sustentável. A exploração de hidrocarbonetos não convencionais, quando bem aplicada, pode ser uma alternativa de renovação da matriz energética de um país, se tornando um processo de baixo tempo de maturação, alta rentabilidade econômica e concordante com a tendência mundial para a busca por fontes de energias mais limpas.