Molten Metal Technology verzeichnet 300 Einsätze im Bohrloch

Eine Metalllegierung, die im geschmolzenen Zustand eine wasserähnliche Viskosität aufweist und dann schnell zu einer gasdichten Dichtung erstarrt, wurde kürzlich zum 300. Mal im Bohrloch eingesetzt. Dies geht aus einer neuen Ankündigung des britischen Unternehmens BiSN Oil Tools hervor, das Wismutstopfen für eine Reihe von Anwendungen entwickelt.

BiSN wurde 2011 gegründet und wird von der Risikokapitalabteilung von BP unterstützt. Öl- und Gasunternehmen auf der ganzen Welt hätten seine Innovationen dort eingesetzt, wo sie sonst möglicherweise Zement oder Elastomere verwenden würden. Zu den etablierten Anwendungsfällen für Onshore- und Offshore-Bohrlöcher gehören die dauerhafte Aufgabe von Bohrlöchern, die Reparatur von Gehäusen/Röhren und die Absperrung von Wasser- oder Sandproduktionszonen.

Die Technologie von BiSN basiert auf einer anpassbaren Legierung, die hauptsächlich aus Wismut und Zinn besteht, deren jeweilige Elementkürzel Bi und Sn den Namen des Unternehmens bilden.

Die proprietäre Legierung des Unternehmens wird in festem Zustand als Guss um die Außenseite eines Heizsystems ins Bohrloch geschickt. Das Heizelement besteht aus Thermit – einer Verbindung aus Eisenoxid und Aluminiumpulver –, das nur einen kleinen Energiestoß über eine elektrische Leitung benötigt, um eine chemische Reaktion auszulösen.

Sobald die Hitze einen vorgegebenen Schmelzpunkt erreicht, beginnt die Legierung auf Wismutbasis zu fließen. Laut BiSN gelangt die flüssige Legierung überall in und um den Brunnen herum, wo Wasser fließen kann. Dazu gehören Perforationen, Siebe und der Ring.

BiSN beschrieb den Erstarrungsprozess als „fast augenblicklich“, da die Legierung von einer Flüssigkeit in einen Feststoff übergeht, sobald ihre Temperatur unter den Schmelzpunkt fällt. Bei diesem Übergang dehnt sich die Legierung ähnlich aus wie Wasser, wenn es zu Eis abkühlt.

All dies dauert nur wenige Minuten und innerhalb weniger Stunden ist das Bohrloch bereit für eine Druckprüfung, um festzustellen, ob die Dichtung hält.

BiSN sagte, es kontrolliere den Schmelzpunkt und die Hitze seines Thermitsystems mithilfe von Dämpfungs- und Bindungschemikalien. Dadurch wird verhindert, dass durch die exotherme Reaktion Temperaturen entstehen, die das Bohrlochgehäuse oder seine Komplettierungskomponenten beschädigen würden. Die Obergrenze, die BiSN für seine Stecker anwendet, liegt bei etwa 300 °C (572 °F), wohingegen das Gehäuse bei übermäßiger Hitze bei über 800 °C (1.472 °F) anfangen kann, sich zu verschlechtern.

Der bislang größte Stilllegungsauftrag, den BiSN durchgeführt hat, stand im Mittelpunkt einer Fallstudie, die auf der diesjährigen Offshore Technology Conference (OTC) in Houston vorgestellt wurde. In OTC 31897 teilten Autoren von BiSN und AkerBP Einzelheiten darüber mit, wie 35 Wismutstopfen verwendet wurden, um 30 Bohrlöcher vor der Küste Südnorwegens zu verstopfen und aufzugeben (P&A).

Die P&A-Kampagne wurde auf dem 1975 entdeckten Ölfeld Valhall durchgeführt und hat in den letzten 40 Jahren mehr als 1 Milliarde BOE gefördert. AkerBP will in den nächsten 40 Jahren eine weitere Milliarde BOE aus dem Feld produzieren. Dazu mussten alle ursprünglichen Brunnen verschlossen werden, damit neue gebohrt werden konnten.

Ein Highlight des P&A-Projekts ist die Verwendung des größten Wismutstopfens, der jemals hergestellt wurde. Dies geht aus Angaben von BiSN und AkerBP hervor, die in der Veröffentlichung feststellten, dass der rekordverdächtige Stecker eine Länge von 50 Fuß hatte und fast 34.000 Pfund wog, wovon etwa 20.000 Pfund aus der Bismutlegierung bestanden.

Im Laufe des 30-Bohrloch-Projekts berichteten BiSN und AkerBP, dass 350 Tonnen Wismutlegierung ins Bohrloch geschickt wurden. Der Technologie wird zugeschrieben, dass sie AkerBP dabei geholfen hat, seinen ursprünglichen P&A-Zeitplan von 10 Jahren Betriebszeit auf 4 Jahre zu verkürzen.

Dies folgte auf die erste P&A-Kampagne im Jahr 2014, bei der konventionelle Dichtungstechnologie zum Einsatz kam. Nach diesem ersten Versuch, die Bohrlöcher abzudichten, zeigten 14 keine Anzeichen von ringförmigem Gasdruck. Allerdings wurde die Situation mit der Zeit immer besorgniserregender.

Bis 2019 schrumpfte die Zahl der Brunnen ohne Druckaufbau auf nur noch vier.

Ungefähr zu diesem Zeitpunkt versuchte AkerBP, die BiSN-Technologie durch einen zweijährigen Test in einem Bohrloch mit einem der höchsten Niveaus an anhaltendem Verrohrungsdruck zu qualifizieren.

Bohrlochmessgeräte zeigten, dass der obere Abschnitt des Ringraums, in dem der erste Wismutstopfen verwendet wurde, während der Dauer der zweijährigen Überwachungsbemühungen einen Wert von 0 psi aufwies. Außerdem kamen Bohrlochkameras zum Einsatz, die eine visuelle Bestätigung lieferten, dass keine Gasblasen an der Stopfenstelle vorbeiströmten.

BiSN stellte fest, dass die Legierungsstopfen aufgrund ihrer korrosionsfreien Beschaffenheit viele tausend Jahre halten sollten. Dies basiert auf Laborergebnissen, die im technischen Papier der Unternehmen zitiert werden und die darauf hindeuten, dass die Lebensdauer der Stecker sogar 100.000 Jahre überschreiten könnte.

OTC 31897 Wismutstopfen zum Verschließen aller Bohrlöcher während der letzten Phase der Valhall DP Abandonment Campaign vor der Küste Norwegens von Egil Thorstensen, Kjetil Vadset, Martin Knut Straume und Laurent Delabroy, AkerBP; Gasser Abdelal, Queen's University, Belfast; Paul Carragher, Jeff Fulks und David Leslie Mason, BiSN Oil Tools Ltd.