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铋基合金:天然气管道与石油弃井封堵的最新选择

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2023年 6月 03日

封堵弃井(P&A)是油井生命周期中不可规避的一环。一旦油井枯竭或不再具备开采价值,就会对弃井进行封堵密封,防止甲烷等温室气体和其他有害物质泄漏到环境中,保护生态系统和近海海洋生物。虽然业内人士普遍认为弃井是一项毫无经济回报的作业,但基于日益严苛的环保监管要求与ESG(环境、社会和公司治理)意识的增强,这类声音正在逐渐弱化。

传统上,P&A一般采用灌注水泥的方式,但是这种方法并不可靠,特别是在海上油井封堵时。因为水泥并非完全不透水,随着时间的推移和温度波动、化学反应、机械应力等因素,水泥会发生劣化。欧洲媒体近期报道了几起水泥P&A泄漏污染环境的事件。为确保废弃油井永久封闭的稳定性,OGUK表示,P&A需要确保有3000年以上的寿命,才能在北海油田部署。作为突破性的P&A材料——铋合金开始进入人们的视野。

为什么使用铋合金?

凝固膨胀:

与水泥在凝固时出现收缩和周向断裂不同,铋合金在凝固时略微膨胀 3-6%。这确保了P&A作业中表层套管与隔水导管实现紧密机械结合,提高密封可靠性。

熔点:
不同成分的铋基合金的熔点在124℃到330℃之间。这一特性允许在不影响套管的情况下更有效和可控地选择合金,应对不同P&A作业条件。并可根据井筒温度、套管材料和采取的加热技术来选择不同熔点合金。

合金可定制:
铋合金在成分调整上非常具有灵活性。通过调整金属(如锡、银、锑和铟)比例,可以制造出不同的铋合金。定制出的合金具有不同物理、机械强度和化学特性以适应不同的P&A作业条件。

防渗性能好:
铋合金具有零整体渗透性,确保完全密封,无渗透。

长期耐久性:
铋合金在盐水、二氧化碳、原油高温下都能保持结构完整性和极佳的耐腐蚀性。这些特性确保了P&A材料的使用寿命和长期可靠性。

高密度和低粘度:
熔化后的铋合金无需施加压力即可渗透到井筒的狭窄和难以企及的区域。与水泥相比,熔化后的合金可以更有效地填充井筒内不规则处的空隙和裂缝。

环保无毒:
与水泥不同,铋合金无毒且环保,而水泥含有多种添加剂和化学物质,可能造成土壤和地下水的污染。

经济性:P&A的成本一般为陆上井10万美元每口,海上井 10-1000 万美元每口。其中固井和钻机成本就占海上油井总退役成本的 25% 以上。固井和钻机成本可用于弥补使用金属合金带来P&A材料成本的上升。

此外,铋基合金的低热膨胀系数、抗热疲劳、高机械强度、耐压和抗蠕变性能使其成为近年来P&A应用中最受欢迎的材料。石油和天然气开采公司的管理层均非常看好铋基合金在P&A中的应用前景,不断加大对相关应用研究项目的资金投入。

铟泰公司对易熔合金进行了大量的深入研究。我们有能力和专业知识根据客户和行业需求定制不同特性的铋基合金,如果您对铋基合金在 P&A或任何其他行业中的应用感兴趣,请在后台私信我们,我们将在第一时间为您服务,让我们一起也“漏井”堵上吧。