在接下来的25年里，随着世界逐渐远离化石燃料，支撑了化石燃料时代的石油和天然气井将不得不被堵住。
你可能会想，没什么大不了的，钻那些井是最难的部分。插电应该没有问题。但是再想想。
以挪威大陆架为例，这里有2000多口油井。斯堪的纳维亚最大的独立研究机构SINTEF的研究创新中心SWIPA的中心主任Harald Linga估计，使用今天的技术将花费8000亿挪威克朗，即730亿美元。
虽然石油公司负责封堵油井，但挪威纳税人将承担其中78%的费用。
这还只是挪威的情况。全球的油井总数可能达到数百万口，所有这些油井在某个时候都必须被堵住。
寻找替代方案
目前的技术包括使用50-100米长的水泥塞。事实证明，这些插头并没有那么好。挪威科技大学(NTNU)地球科学与石油系的博士候选人Lewaa Hmadeh也隶属于SWIPA，他说，从长远来看，由于许多不同的原因，他们可能会产生泄漏。他说，最令人不安的问题之一是，泄漏的废弃油井可能是温室气体排放的重要来源。
Hmadeh说:“每年，挪威石油和天然气协会都会制定新的封堵和弃井技术路线图，以解决行业面临的问题。自2015年以来，一直在寻找水泥的替代品。”
但希望就在眼前。
Hmadeh博士的研究课题包括使用铋作为堵井的替代品和/或添加剂。他是全球众多试图为这一挑战找到更好解决方案的科学家之一。如果他的初步研究结果能说明什么问题的话，那么铋和锡的混合物可以为石油工业提供一种比水泥更安全、更便宜的堵井解决方案。
这个问题
首先，重要的是要记住，堵住油井是一项费用，根据定义，它是在油井寿命结束时完成的，所以这是一项没有收入的成本。
“没有收入，”Hmadeh说。“你实际上是在把钱埋在地下。”
水泥已经成为行业标准，部分原因是这种物质本身相对便宜，而且它的性能众所周知。Hmadeh说，但随着时间的推移，水泥塞的问题已经变得清晰起来，根据挪威的规定，水泥塞的长度必须在50-100米之间。
“它们非常容易受到腐蚀，”以及二氧化碳或硫化氢的影响，这两种物质都存在于海底井环境中，他说。塞还必须承受塞上和塞下的巨大压力差。
在典型的高压、高温环境中，它们可能会破裂或失去密封。也许最重要的是，水泥在固化的过程中也会收缩，这导致了小孔隙的形成。
“这些可能是碳氢化合物迁移到地表的途径，”Hmadeh说。
该行业已经试验了不同的替代品，从向水泥中添加物质到测试其他物质，包括铋。这就是Hmadeh作品的用武之地。
铋的原因吗?
铋合金是不透水的，这意味着没有机会通过塞子泄漏，Hmadeh说。
不像水泥凝固时会收缩，铋合金凝固时会膨胀。
“它们还能长期保持完整性，因为它们不受腐蚀、二氧化碳或硫化氢的影响。而且由于合金的快速硬化，它们也缩短了安装时间。”
他说，最后一点对于挪威大陆架来说是一个重要的因素，因为那里的海况非常恶劣，安装堵头所需的时间越短越好。
Hmadeh说:“减少安装时间可以减少钻井时间，从而降低成本。“铋合金桥塞的另一个方面是，它们具有无需钻机部署的潜力，这意味着不需要钻机。这将大大降低成本，因为大部分海上成本来自‘钻井平台租赁’成本。”
在实验室里
Hmadeh的实验室实验将铋合金的性能与水泥塞进行了比较。在一项研究中，他用185毫米水泥塞和121毫米铋锡合金塞进行了类似油井的钢管泄漏测试。
当Hmadeh用氮气进行水力“推出”测试和泄漏测试时，他发现与水泥相比，铋合金桥塞具有更高的耐压性，并且减少了气体迁移，这意味着铋合金具有更好的密封效果。
但Hmadeh提醒说，从实验室工作台到实际井眼还有很长的路要走，因此需要做更多的工作。
他说:“我们台大的团队正在做一项伟大的工作，将这项新技术的广泛知识公之于众，让每个人都能接触到。”“现在下结论还为时过早。但是这个插头有很大的潜力。我们必须对它进行升级，看看它在不同长度下的表现，”这将需要几年时间。
更多信息:Lewaa Hmadeh等人，基于铋的堵漏和弃井解决方案的开发:综述，石油研究(2024)。引用本文:铋能防止石油泄漏并为挪威人节省数十亿美元吗?(2024, 4月18日)检索自https://techxplore.com/news/2024-04-bismuth-oil-leaks-norwegians-billions.html本文受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
