堵漏和废弃（P&A）是石油天然气行业油井退役流程的一部分。一旦油井不再用于生产或被认为不经济，就会对井筒进行堵塞和密封，以阻止进一步泄漏。P&A 可以防止甲烷等温室气体和其他有害原油产品泄漏到环境中，保护生态系统和近海海洋生物。
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.
为什么使用铋合金？
凝固时膨胀：铋合金可在凝固时轻微膨胀 3-6%，这不同于一般水泥的收缩和随之而来的圆周裂缝。这就确保了与井筒套管以及套管外环形空间内的紧密机械结合，提高了密封效果。
熔点：不同成分的铋基合金的熔点在 124 °C 至 330 °C 之间。这一特性可以更有效、更可控地使用合金而不影响井筒套管，还可以进行临时堵塞和维护。可根据井筒温度、套管材料和采用的加热技术来选择具有适当熔点的特定合金。
成分可变性：铋合金在成分方面具有灵活性。通过调整锡、银、锑和铟等单个金属的比例，可以制造出不同种类的铋合金。这样就可以定制合金的物理、机械和化学特性，以适应不同的井筒特性。
渗透性：铋合金的体积渗透率为零，可确保整个体积完全密封。
长期耐久性：铋合金具有耐腐蚀、耐盐水、耐二氧化碳和原油的特性，并能在高温下保持结构的完整性。这些特性确保了堵漏材料的使用寿命和有效性。
密度高，粘度低： 高密度和低粘度的组合使熔化合金无需泵就能渗透到井筒狭窄和难以到达的区域。与水泥相比，熔化合金能更有效地填充井筒内的空隙、不规则区域和裂缝。
无毒： 铋合金与水泥不同，无毒且环保，水泥中的添加剂和化学物质会造成土壤和地下水污染。
经济： 油井退役的成本从陆上每口井 10 万美元到海上每口井 100 万至 1000 万美元不等。仅固井和钻机成本就占海上油井退役总成本的 25% 以上。由于取消了固井和钻机费用，合金固井的较高成本被掩盖了。
此外，铋基合金的低热膨胀性、改善的热疲劳、高机械强度、耐压等级和抗蠕变性使其成为近年来最受欢迎的潜在气井封堵和废弃材料。石油和天然气公司的领导者们对其开发的资助表明，它对未来的堵漏和弃井工艺至关重要。
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.
