Cắm và bỏ hoang (P&A) là một phần của quá trình ngừng hoạt động đối với các giếng trong ngành dầu khí. Khi các giếng không còn được sử dụng để sản xuất hoặc được coi là không kinh tế, các lỗ khoan được cắm và bịt kín để ngăn chặn rò rỉ thêm. P&A ngăn chặn các khí nhà kính như mê-tan và các sản phẩm dầu thô có hại khác rò rỉ vào môi trường, bảo vệ cả hệ sinh thái và sinh vật biển ngoài khơi.
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.
Tại sao nên sử dụng hợp kim Bismuth?
Sự giãn nở khi đông đặc: Hợp kim Bismuth có thể được thiết kế để giãn nở nhẹ, khoảng 3-6%, khi đông đặc, không giống như sự co ngót và do đó là các vết nứt chu vi được quan sát thấy với xi măng thông thường. Điều này đảm bảo liên kết cơ học chặt chẽ với vỏ giếng khoan và bên trong các vòng ngoài vỏ, tăng cường hiệu quả của lớp đệm.
Điểm nóng chảy: Điểm nóng chảy của hợp kim gốc bismuth cho các thành phần khác nhau có thể dao động từ 124 °C đến 330 °C. Đặc điểm này cho phép triển khai hợp kim hiệu quả và có kiểm soát hơn mà không ảnh hưởng đến vỏ giếng khoan, cũng như việc bịt kín và bảo trì tạm thời. Việc lựa chọn hợp kim cụ thể có điểm nóng chảy phù hợp có thể dựa trên nhiệt độ giếng khoan, vật liệu vỏ và công nghệ gia nhiệt được sử dụng.
Tính biến thiên về thành phần: Hợp kim bismuth cung cấp tính linh hoạt về mặt thành phần. Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ phần trăm của từng kim loại, chẳng hạn như thiếc, bạc, antimon và indium, có thể tạo ra các biến thể khác nhau của hợp kim bismuth. Điều này cho phép tùy chỉnh các tính chất vật lý, cơ học và hóa học của hợp kim để phù hợp với các đặc điểm giếng khoan khác nhau.
Độ thấm: Hợp kim bismuth có độ thấm khối bằng 0, đảm bảo bịt kín hoàn toàn khối.
Độ bền lâu dài : Hợp kim Bismuth có khả năng chống ăn mòn, nước muối, CO 2 và dầu thô, đồng thời duy trì tính toàn vẹn về mặt cấu trúc ở nhiệt độ cao. Những đặc tính này đảm bảo độ bền và hiệu quả của vật liệu bịt kín.
Mật độ cao và độ nhớt thấp: Sự kết hợp giữa mật độ cao và độ nhớt thấp cho phép hợp kim nóng chảy thâm nhập vào các khu vực hẹp và khó tiếp cận của giếng khoan mà không cần đến máy bơm. Các lỗ rỗng, chỗ không đều và vết nứt trong giếng khoan được lấp đầy hiệu quả hơn bằng hợp kim nóng chảy so với xi măng.
Không độc hại: Hợp kim bismuth không độc hại và thân thiện với môi trường, không giống như xi măng có chứa các chất phụ gia và hóa chất có thể gây ô nhiễm đất và nước ngầm.
Kinh tế: Chi phí tháo dỡ giếng dao động từ 100.000 đô la cho mỗi giếng trên bờ đến 1-10 triệu đô la cho mỗi giếng ngoài khơi. Chỉ riêng chi phí xi măng và giàn khoan đã chiếm hơn 25% tổng chi phí tháo dỡ giếng ngoài khơi. Chi phí hợp kim cao hơn so với xi măng bị lu mờ bởi việc loại bỏ chi phí xi măng và giàn khoan.
Ngoài ra, độ giãn nở nhiệt thấp, độ mỏi nhiệt được cải thiện, độ bền cơ học cao, định mức áp suất và khả năng chống biến dạng của hợp kim gốc bismuth đã chứng minh chúng là vật liệu tiềm năng và được săn đón nhất để bịt và bỏ hoang giếng khí trong những năm gần đây. Các nhà lãnh đạo trong các công ty dầu khí tài trợ cho sự phát triển của nó cho thấy tầm quan trọng của nó đối với tương lai của quy trình 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.
