A obturação e o abandono (P&A) fazem parte do processo de desativação de poços na indústria do petróleo e do gás. Quando os poços deixam de ser utilizados para produção ou são considerados não económicos, os furos são tapados e selados para impedir novas fugas. As P&A evitam que gases com efeito de estufa, como o metano e outros produtos nocivos do petróleo bruto, se infiltrem no ambiente, salvaguardando o ecossistema e a vida marinha em alto 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.
Porquê utilizar ligas de bismuto?
Expansão após a solidificação: As ligas de bismuto podem ser concebidas para se expandirem ligeiramente, em 3-6%, após a solidificação, ao contrário da contração e, consequentemente, das fracturas circunferenciais observadas com o cimento típico. Isto assegura uma ligação mecânica apertada com o revestimento do poço e dentro dos anéis fora do revestimento, aumentando a eficácia da vedação.
Ponto de fusão: O ponto de fusão das ligas à base de bismuto para diferentes composições pode variar entre 124 °C e 330 °C. Esta caraterística permite uma aplicação mais eficiente e controlada da liga sem afetar a tubagem do poço, bem como uma obturação e manutenção temporárias. A escolha de uma liga específica com um ponto de fusão adequado pode basear-se na temperatura do poço, no material do revestimento e na tecnologia de aquecimento utilizada.
Variabilidade da composição: As ligas de bismuto oferecem flexibilidade em termos de composição. Ao ajustar a percentagem de metais individuais, como o estanho, a prata, o antimónio e o índio, podem ser criadas diferentes variações de ligas de bismuto. Isto permite a personalização das propriedades físicas, mecânicas e químicas das ligas para se adequarem às diferentes caraterísticas do poço.
Permeabilidade: As ligas de bismuto têm uma permeabilidade nula a granel, assegurando uma vedação completa a granel.
Durabilidade a longo prazo: As ligas de bismuto apresentam resistência à corrosão, salmoura,CO2 e petróleo bruto, e mantêm a integridade estrutural a altas temperaturas. Estas propriedades asseguram a longevidade e a eficácia do material de obturação.
Alta densidade e baixa viscosidade: A combinação de alta densidade e baixa viscosidade permite que a liga fundida penetre em áreas estreitas e de difícil acesso do poço sem a necessidade de uma bomba. Os vazios, as irregularidades e as fracturas no interior do poço são preenchidos mais eficazmente com a liga fundida do que com o cimento.
Não toxicidade: As ligas de bismuto não são tóxicas e são amigas do ambiente, ao contrário do cimento, que contém aditivos e produtos químicos que podem contribuir para a contaminação do solo e das águas subterrâneas.
Económico: O custo do desmantelamento de poços varia entre $100.000 por poço em terra e $1-10M por poço no mar. Só os custos de cimentação e da plataforma representam mais de 25% do custo total de desativação de poços offshore. O custo mais elevado da liga para cimentar é ofuscado pela eliminação dos custos de cimentação e da plataforma.
Para além disso, a baixa expansividade térmica, a melhoria da fadiga térmica, a elevada resistência mecânica, a capacidade de pressão e a resistência à fluência das ligas à base de bismuto apresentaram-nas como o material potencial e mais procurado para a obturação e abandono de poços de gás nos últimos anos. Os líderes das empresas petrolíferas e de gás que financiam o seu desenvolvimento demonstram a sua importância vital para o futuro do processo 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.
