L'otturazione e l'abbandono (P&A) fanno parte del processo di smantellamento dei pozzi nell'industria petrolifera e del gas. Una volta che i pozzi non sono più utilizzati per la produzione o sono ritenuti antieconomici, vengono tappati e sigillati per impedire ulteriori perdite. Il P&A impedisce che gas a effetto serra come il metano e altri prodotti nocivi del greggio si disperdano nell'ambiente, salvaguardando l'ecosistema e la vita marina offshore.
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.
Perché utilizzare le leghe di bismuto?
Espansione al momento della solidificazione: Le leghe di bismuto possono essere progettate per espandersi leggermente, del 3-6%, al momento della solidificazione, a differenza del ritiro e delle conseguenti fratture circonferenziali osservate con il cemento tipico. Ciò garantisce un legame meccanico stretto con il casing del pozzo e all'interno degli annuli esterni al casing, migliorando l'efficacia della tenuta.
Punto di fusione: Il punto di fusione delle leghe a base di bismuto, per diverse composizioni, può variare da 124 °C a 330 °C. Questa caratteristica consente un impiego più efficiente e controllato della lega senza intaccare il rivestimento del pozzo, nonché un'otturazione e una manutenzione temporanee. La scelta di una lega specifica con un punto di fusione appropriato può essere basata sulla temperatura del pozzo, sul materiale del casing e sulla tecnologia di riscaldamento utilizzata.
Variabilità della composizione: Le leghe di bismuto offrono flessibilità in termini di composizione. Regolando la percentuale di singoli metalli, come stagno, argento, antimonio e indio, è possibile creare diverse varianti di leghe di bismuto. Ciò consente di personalizzare le proprietà fisiche, meccaniche e chimiche delle leghe per adattarle alle diverse caratteristiche del pozzo.
Permeabilità: Le leghe di bismuto hanno una permeabilità di massa pari a zero e assicurano una tenuta completa della massa.
Durata a lungo termine: Le leghe di bismuto presentano una resistenza alla corrosione, alla salamoia, allaCO2 e al petrolio greggio e mantengono l'integrità strutturale alle alte temperature. Queste proprietà garantiscono la longevità e l'efficacia del materiale di tamponamento.
Alta densità e bassa viscosità: La combinazione di alta densità e bassa viscosità consente alla lega fusa di penetrare in aree strette e difficili da raggiungere del pozzo senza bisogno di una pompa. I vuoti, le irregolarità e le fratture all'interno del pozzo vengono riempiti più efficacemente con la lega fusa che con il cemento.
Non tossicità: Le leghe di bismuto sono atossiche e rispettose dell'ambiente, a differenza del cemento che contiene additivi e sostanze chimiche che possono contribuire alla contaminazione del suolo e delle falde acquifere.
Economico: il costo della disattivazione di un pozzo varia da 100.000 dollari per pozzo onshore a 1-10 milioni di dollari per pozzo offshore. I costi di cementazione e dell'impianto di perforazione rappresentano da soli oltre il 25% del costo totale di smantellamento dei pozzi offshore. Il costo più elevato della lega da cementare è messo in ombra dall'eliminazione dei costi di cementazione e della piattaforma.
Inoltre, la bassa espansività termica, il miglioramento della fatica termica, l'elevata resistenza meccanica, la capacità di pressione e la resistenza al creep delle leghe a base di bismuto le hanno presentate come il materiale potenziale e più richiesto per il tamponamento e l'abbandono dei pozzi di gas negli ultimi anni. I leader delle compagnie petrolifere e del gas che ne finanziano lo sviluppo dimostrano quanto sia vitale per il futuro del processo di 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.
