¿Puede el bismuto prevenir las fugas de petróleo y ahorrar miles de millones a los noruegos? – .

Durante los próximos 25 años, a medida que el mundo se aleje de los combustibles fósiles, será necesario tapar los pozos de petróleo y gas que han sustentado la era de los combustibles fósiles.

Se podría pensar que no es gran cosa, perforar esos pozos fue la parte difícil. Conectarlos no debería ser un problema. Pero piénselo de nuevo.

La plataforma continental noruega, por ejemplo, está perforada por más de 2.000 pozos. Harald Linga, director del centro SWIPA, un centro para la innovación basada en la investigación con sede en SINTEF, el instituto de investigación independiente más grande de Escandinavia, estima que conectarlos utilizando la tecnología actual costará más de NOK 800 mil millones, es decir, USD 73 mil millones.

Y aunque las compañías petroleras son responsables de tapar los pozos, los contribuyentes noruegos tendrán que asumir el 78% de estos costos.

Y eso es sólo Noruega. El número total de pozos petroleros en todo el mundo podría ascender a millones, y todos ellos en algún momento tendrán que ser tapados.

Una búsqueda de alternativas

La tecnología actual implica el uso de un tapón de cemento que puede tener entre 50 y 100 metros de largo. Resulta que estos enchufes no son tan buenos. Pueden desarrollar fugas a largo plazo, por muchas razones diferentes, dice Lewaa Hmadeh, Ph.D. candidato en el Departamento de Geociencia y Petróleo de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) que también está afiliado a SWIPA. Uno de los problemas más preocupantes es que las fugas en los pozos petroleros abandonados pueden ser una fuente importante de emisiones de gases de efecto invernadero, afirmó.

“Cada año, la Asociación Noruega de Petróleo y Gas establece una hoja de ruta para nuevas tecnologías de obstrucción y abandono necesarias para resolver los problemas que enfrenta la industria, y desde 2015, la búsqueda de una alternativa al cemento siempre ha estado ahí”, dijo Hmadeh.

Pero hay esperanza a la vista.

El doctorado de Hmadeh. La investigación consiste en estudiar el uso del bismuto como sustituto y/o aditivo para el taponamiento de pozos. Es uno de los muchos científicos de todo el mundo que intentan encontrar una mejor solución para este desafío. Y si sus resultados iniciales sirven de indicación, una mezcla de bismuto y estaño podría ofrecer a la industria petrolera una solución más segura y barata para taponar pozos que el cemento.

El problema

En primer lugar, es importante recordar que tapar un pozo de petróleo es un gasto que es sólo eso: por definición, se hace al final de la vida útil del pozo, por lo que es un costo por el cual no hay ingresos.

“No hay ingresos”, dijo Hmadeh. “Literalmente estás enterrando el dinero en el suelo”.

El cemento se ha convertido en el estándar de la industria, en parte porque la sustancia en sí es relativamente barata y sus propiedades son bien conocidas. Pero con el tiempo, los problemas con un tapón de cemento, que según las regulaciones noruegas debe tener entre 50 y 100 metros de largo, se han aclarado, dijo Hmadeh.

“Son muy vulnerables a la corrosión” y al CO₂, o sulfuro de hidrógeno, los cuales se encuentran en ambientes de pozos submarinos, dijo. Los tapones también tienen que soportar grandes diferencias de presión por encima y por debajo del tapón.

Pueden agrietarse o perder su sello en los ambientes de alta presión y alta temperatura que son típicos de los pozos. Y quizás lo más importante es que el cemento también se encoge a medida que cura, lo que provoca la formación de pequeños poros.

“Estos pueden ser caminos para que los hidrocarburos migren a la superficie”, dijo Hmadeh.

La industria ha experimentado con diferentes alternativas, que van desde añadir sustancias al cemento hasta probar otras sustancias, incluido el bismuto. Ahí es donde entra en juego el trabajo de Hmadeh.

¿Por qué bismuto?

Las aleaciones de bismuto son impermeables, lo que significa que no hay posibilidad de que haya fugas a través del tapón, afirma Hmadeh.

Y a diferencia del cemento, que se contrae al solidificarse, las aleaciones de bismuto se expanden al solidificarse.

“También mantienen su integridad a largo plazo, porque no se ven afectados por la corrosión ni por el CO.₂ o sulfuro de hidrógeno. Y también tienen un tiempo de instalación reducido debido al rápido endurecimiento de la aleación”, dijo Hmadeh.

Esto último puede ser un factor importante en la plataforma continental noruega, donde las condiciones del mar pueden ser difíciles, y cuanto menos tiempo se necesite para instalar el tapón, mejor, afirmó.

“El tiempo de instalación reducido reduce el tiempo de perforación, lo que a su vez reduce los costos”, dijo Hmadeh. “Otro aspecto de los tapones de aleación de bismuto es que tienen el potencial de desplegarse sin necesidad de usar equipo, es decir, sin la necesidad de tener un equipo instalado. Esto, a su vez, reducirá drásticamente los costos, ya que la mayoría de los costos offshore provienen de los costos de ‘alquiler de plataformas’”.

En el laboratorio

Los experimentos de laboratorio de Hmadeh han comparado el rendimiento de las aleaciones de bismuto con el de tapones de cemento. En un estudio, realizó una prueba de estanqueidad en tuberías de acero, comparable a un pozo de petróleo, con un tapón de cemento de 185 mm y un tapón de aleación de bismuto y estaño de 121 mm.

Cuando Hmadeh realizó pruebas de “expulsión” hidráulica y pruebas de fugas con gas nitrógeno, descubrió que los tapones de aleación de bismuto tenían una mayor resistencia a la presión aplicada y una migración de gas reducida en comparación con el cemento, lo que significaba que la aleación de bismuto proporciona un mejor sellado.

Pero Hmadeh advierte que hay un largo camino desde la mesa de laboratorio hasta los pozos actuales, por lo que se necesita mucho más trabajo.

“Nuestro equipo en NTNU está haciendo un gran trabajo haciendo que el conocimiento amplio sobre esta nueva tecnología sea público y accesible para todos”, dijo. “Es demasiado pronto para sacar conclusiones. Pero este enchufe tiene un gran potencial. Tenemos que ampliarlo para ver cómo se comporta en diferentes longitudes”, lo que llevará algunos años.