堵漏和棄井 (P&A) 是油氣行業油井退役流程的一部分。一旦油井不再用於生產或被視為不符合經濟效益，井口就會被堵塞和密封，以阻止進一步的洩漏。P&A 可防止甲烷等溫室氣體及其他有害原油產品洩漏至環境中，從而保護生態系統及近海海洋生物。
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.
為什麼要使用鉍合金？
凝固時膨脹：鉍合金可在凝固時輕微膨脹3-6%，這與一般水泥的收縮及由此導致的周向裂縫不同。這可確保與井筒套管以及套管外的環形區域形成緊密的機械結合，從而提高密封效果。
熔點：不同成分的鉍基合金熔點範圍從 124 °C 到 330 °C。此特性可在不影響井筒套管的情況下，更有效、更有控制地部署合金，也可進行臨時堵塞和維護。可根據井筒溫度、套管材料以及所採用的加熱技術，選擇具有適當熔點的特定合金。
成分可變性：铋合金在成分方面具有灵活性。透過調整錫、銀、銻和铟等個別金屬的百分比，可製造出不同變化的鉍合金。這樣就可以客製化合金的物理、機械和化學特性，以適應不同的井筒特性。
滲透性：鉍合金具有零體積滲透性，可確保體積完全密封。
長期耐用性：鉍合金具有耐腐蝕、耐鹽水、耐二氧化碳及耐原油的特性，並能在高溫下維持結構完整性。這些特性可確保堵塞材料的長效性和有效性。
高密度、低黏度： 高密度和低粘度的組合使熔融合金無需使用幫浦即可滲透井筒狹窄且難以到達的區域。與水泥相比，熔融合金能更有效地填補井筒內的空隙、不規則和裂縫。
無毒： 鉍合金無毒且環保，不像水泥含有會造成土壤和地下水污染的添加劑和化學物質。
經濟： 油井退役的成本從陸上每口井 100,000 美元到海上每口井 1,000,000 美元不等。單是固井和鑽機成本就佔海上油井退役總成本的 25% 以上。取消固井和鑽機成本後，合金固井的較高成本就被掩蓋了。
此外，鉍基合金的低熱膨脹性、改善的熱疲勞、高機械強度、壓力等級和抗蠕變性，使其成為近年來最有潛力、最受歡迎的氣井封堵與廢棄材料。石油和天然氣公司的領導者對其發展的資助，顯示出它對未來的 P&A 流程有多重要。
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.
