Le bouchage et l'abandon (P&A) font partie du processus de déclassement des puits dans l'industrie pétrolière et gazière. Une fois que les puits ne sont plus utilisés pour la production ou qu'ils sont jugés non rentables, les puits sont bouchés et scellés afin d'empêcher toute nouvelle fuite. La P&A empêche les gaz à effet de serre comme le méthane et d'autres produits pétroliers nocifs de s'échapper dans l'environnement, protégeant ainsi l'écosystème et la vie marine en mer.
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.
Pourquoi utiliser les alliages de bismuth ?
Expansion lors de la solidification : Les alliages de bismuth peuvent être conçus pour se dilater légèrement, de 3 à 6 %, lors de la solidification, contrairement au retrait et aux fractures circonférentielles observées avec les ciments classiques. Cela garantit une liaison mécanique étroite avec le tubage du puits de forage et dans les anneaux à l'extérieur du tubage, améliorant ainsi l'efficacité du scellement.
Point de fusion : Le point de fusion des alliages à base de bismuth pour différentes compositions peut varier de 124 °C à 330 °C. Cette caractéristique permet un déploiement plus efficace et contrôlé de l'alliage sans affecter le tubage du puits, ainsi qu'une obturation et une maintenance temporaires. Le choix d'un alliage spécifique avec un point de fusion approprié peut être basé sur la température du puits de forage, le matériau du tubage et la technologie de chauffage utilisée.
Variabilité de la composition : Les alliages de bismuth offrent une grande souplesse en termes de composition. En ajustant le pourcentage de métaux individuels, tels que l'étain, l'argent, l'antimoine et l'indium, il est possible de créer différentes variations d'alliages de bismuth. Cela permet de personnaliser les propriétés physiques, mécaniques et chimiques des alliages pour les adapter aux différentes caractéristiques des puits de forage.
Perméabilité : Les alliages de bismuth ont une perméabilité de masse nulle, ce qui garantit une étanchéité totale de la masse.
Durabilité à long terme: Les alliages de bismuth résistent à la corrosion, à la saumure, auCO2 et au pétrole brut, et conservent leur intégrité structurelle à haute température. Ces propriétés garantissent la longévité et l'efficacité du matériau de colmatage.
Haute densité et faible viscosité : La combinaison d'une densité élevée et d'une faible viscosité permet à l'alliage fondu de pénétrer dans les zones étroites et difficiles d'accès du puits de forage sans qu'il soit nécessaire d'utiliser une pompe. Les vides, les irrégularités et les fractures dans le puits de forage sont comblés plus efficacement avec l'alliage fondu qu'avec le ciment.
Non-toxicité : Les alliages de bismuth sont non toxiques et respectueux de l'environnement, contrairement au ciment, qui contient des additifs et des produits chimiques susceptibles de contribuer à la contamination des sols et des eaux souterraines.
Économique : le coût du démantèlement d'un puits varie de 100 000 dollars par puits à terre à 1-10 millions de dollars par puits en mer. Les coûts de cimentation et de plate-forme représentent à eux seuls plus de 25 % du coût total de la mise hors service des puits offshore. Le coût plus élevé de l'alliage à cimenter est éclipsé par l'élimination des coûts de cimentation et de l'appareil de forage.
En outre, la faible expansivité thermique, la fatigue thermique améliorée, la résistance mécanique élevée, la résistance à la pression et au fluage des alliages à base de bismuth les ont présentés comme le matériau potentiel et le plus recherché pour l'obturation et l'abandon des puits de gaz au cours des dernières années. Les dirigeants des compagnies pétrolières et gazières qui financent son développement montrent à quel point il est vital pour l'avenir du processus d'obturation et d'abandon.
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.
