Aleaciones de bismuto para taponamiento y abandono (T&A) de tuberías y pozos de gas

El taponamiento y abandono (T&A) es parte del proceso de desmantelamiento de pozos en la industria del petróleo y del gas. Una vez que los pozos dejan de utilizarse para la producción o no se consideran rentables, se tapan y sellan los pozos para evitar que haya más fugas. El T&A evita que los gases de efecto invernadero como el metano y otros productos nocivos del petróleo crudo se filtren al medio ambiente, para salvaguardar tanto al ecosistema como la vida marina en alta mar.

Tradicionalmente, el cemento ha sido el material principal utilizado para tapar y sellar pozos. Sin embargo, el cemento no es completamente impermeable y se deteriora con el tiempo debido a factores como fluctuaciones de temperatura, reacciones químicas y tensiones mecánicas. Desafortunadamente, se han reportado varios casos de tapones de cemento que tienen fugas y liberan sustancias nocivas al medio ambiente. Para garantizar la integridad y estabilidad a largo plazo de estos pozos abandonados (el tapón debe durar hasta 3000 años como requerimiento para desplegarlo en el Mar del Norte, según lo declarado por OGUK), las aleaciones de bismuto han surgido recientemente como material de taponamiento innovador.

¿Por qué usar aleaciones de bismuto?

Expansión tras la solidificación: Las aleaciones de bismuto pueden diseñarse para expandirse ligeramente, entre un 3 y un 6 %, tras su solidificación, a diferencia de la contracción y, en consecuencia, las fracturas circunferenciales que se observan con el cemento típico. Esto asegura que haya una unión mecánica estrecha con el revestimiento del pozo y al interior del anillo exterior del revestimiento, por tanto, la efectividad del sello.

Punto de fusión: El punto de fusión de las aleaciones a base de bismuto para diferentes composiciones puede variar entre 124 °C y los 330 °C. Esta característica permite un despliegue más eficiente y controlado de la aleación sin afectar el revestimiento del pozo, ni el taponamiento y mantenimiento temporales. La elección de una aleación específica con un punto de fusión apropiado puede basarse en la temperatura del pozo, el material de la carcasa y la tecnología de calentamiento que se emplee.

Variabilidad de la composición: Las aleaciones de bismuto ofrecen flexibilidad en términos de composición. Al ajustar el porcentaje de metales individuales, como estaño, plata, antimonio e indio, se pueden crear diferentes variaciones de aleaciones de bismuto. Esto permite personalizar las propiedades físicas, mecánicas y químicas de las aleaciones para adaptarlas a las diferentes características del pozo.

Permeabilidad: Las aleaciones de bismuto tienen cero permeabilidad volumétrica, lo que garantiza un sellado completo a través del volumen.

Durabilidad a largo plazo: Las aleaciones de bismuto exhiben resistencia a la corrosión, salmuera, CO₂ y petróleo crudo y mantienen la integridad estructural a altas temperaturas. Estas propiedades aseguran la longevidad y eficacia del material de taponamiento.

Alta densidad y baja viscosidad: La combinación de alta densidad y baja viscosidad permite que la aleación fundida penetre en áreas estrechas y difíciles de alcanzar del pozo sin necesidad de usar una bomba. Los huecos, irregularidades y fracturas dentro del pozo se llenan de manera más efectiva con aleación fundida que con cemento. 

No toxicidad: Las aleaciones de bismuto no son tóxicas y son respetuosas con el medio ambiente, a diferencia del cemento, que contiene aditivos y productos químicos que pueden contribuir a la contaminación del suelo y de las aguas subterráneas.

Económico: El costo del desmantelamiento de pozos oscila entre $100.000 para pozos en tierra y entre $1 y 10 millones para pozos en alta mar. Los costos de cementación y de plataforma por sí solos representan más del 25 % del costo total de desmantelamiento para los pozos en alta mar. El mayor costo de la aleación comparado con el del cemento se ve eclipsado por la eliminación del costo de cementación y de la plataforma.

Además, la baja expansividad térmica, la fatiga térmica mejorada, la alta resistencia mecánica, la clasificación de presión y la resistencia a la fluencia de las aleaciones a base de bismuto hace que sean el material con más potencial y el más buscado para el taponamiento y abandono de pozos de gas en los últimos años. Los líderes de las compañías de petróleo y gas que financian su desarrollo muestran cuán vital es para el futuro del proceso de T&A.

Indium Corporation ha llevado a cabo una gran cantidad de investigación interna sobre aleaciones fusibles. Tenemos la capacidad y la experiencia para afinar las características de las aleaciones a base de bismuto según las necesidades del cliente y la industria. Si está interesado o trabaja en la aplicación de aleaciones a base de bismuto en el proceso de T&A y cualquier otra industria, comparta con nosotros sus necesidades y problemas si enfrenta alguno. Tapemos juntos esos pozos.