El taponamiento y abandono (P&A) forma parte del proceso de clausura de pozos en la industria del petróleo y el gas. Una vez que los pozos dejan de utilizarse para la producción o se consideran antieconómicos, se taponan y sellan para impedir nuevas fugas. El P&A evita que gases de efecto invernadero como el metano y otros productos nocivos del crudo se filtren al medio ambiente, salvaguardando tanto el ecosistema como la vida marina en alta mar.
Traditionally, cement has been the primary material used for plugging and sealing wellbores. However, cement is not completely impermeable and will deteriorate over time due to factors such as temperature fluctuations, chemical reactions, and mechanical stresses. Unfortunately, several instances of cement plugs leaking and releasing harmful substances into the environment have been reported. To ensure the long-term integrity and stability of these abandoned wells (the plug should last up to 3,000 years to qualify for deployment in North Sea, as stated by OGUK), bismuth alloys have recently emerged as groundbreaking plugging material.
¿Por qué utilizar aleaciones de bismuto?
Expansión tras la solidificación: Las aleaciones de bismuto pueden diseñarse para que se expandan ligeramente, entre un 3 y un 6%, al solidificarse, a diferencia de la contracción y las consiguientes fracturas circunferenciales que se observan con el cemento típico. Esto garantiza una unión mecánica firme con el revestimiento del pozo y dentro de los anillos fuera del revestimiento, lo que aumenta la eficacia del sellado.
Punto de fusión: El punto de fusión de las aleaciones a base de bismuto para diferentes composiciones puede oscilar entre 124 °C y 330 °C. Esta característica permite un despliegue más eficaz y controlado de la aleación sin afectar al revestimiento del pozo, así como el taponamiento temporal y el mantenimiento. La elección de una aleación específica con un punto de fusión adecuado puede basarse en la temperatura del pozo, el material de la tubería de revestimiento y la tecnología de calentamiento empleada.
Variabilidad de la composición: Las aleaciones de bismuto ofrecen flexibilidad en términos de composición. Ajustando el porcentaje de metales individuales, como estaño, plata, antimonio e indio, pueden crearse diferentes variaciones de aleaciones de bismuto. Esto permite personalizar las propiedades físicas, mecánicas y químicas de las aleaciones para adaptarlas a las distintas características del pozo.
Permeabilidad: Las aleaciones de bismuto tienen una permeabilidad nula, lo que garantiza un sellado completo en toda la masa.
Durabilidad a largo plazo: Las aleaciones de bismuto presentan resistencia a la corrosión, la salmuera, elCO2 y el petróleo crudo, y mantienen la integridad estructural a altas temperaturas. Estas propiedades garantizan la longevidad y eficacia del material de taponamiento.
Alta densidad y baja viscosidad: La combinación de alta densidad y baja viscosidad permite a la aleación fundida penetrar en zonas estrechas y de difícil acceso del pozo sin necesidad de bomba. Los huecos, irregularidades y fracturas dentro del pozo se rellenan más eficazmente con aleación fundida que con cemento.
No toxicidad: Las aleaciones de bismuto no son tóxicas ni perjudiciales para el medio ambiente, a diferencia del cemento, que contiene aditivos y productos químicos que pueden contribuir a la contaminación del suelo y las aguas subterráneas.
Económico: el coste del desmantelamiento de pozos oscila entre 100.000 dólares por pozo en tierra y entre 1 y 10 millones de dólares por pozo en alta mar. Los costes de cementación y plataforma representan por sí solos más del 25% del coste total de desmantelamiento de los pozos marinos. El mayor coste de la aleación para cementar queda eclipsado por la eliminación de los costes de cementación y equipo de perforación.
Además, la baja expansividad térmica, la mejora de la fatiga térmica, la alta resistencia mecánica, el índice de presión y la resistencia a la fluencia de las aleaciones con base de bismuto las han presentado como el material potencial y más solicitado para el taponamiento y abandono de pozos de gas en los últimos años. Los líderes de las empresas de petróleo y gas que financian su desarrollo demuestran lo vital que es para el futuro del proceso de P&A.
Indium Corporation has carried out a huge amount of in-house research on fusible alloys. We have the ability and expertise to fine-tune the characteristic of bismuth-based alloys as per customer and industry needs. If you are interested in working with the application of bismuth-based alloys in P&A and any other industry, please share with us your needs, and problems if you are facing any. Let’s plug the wells together.
