Failure and integrity analysis of casings used for oil well drilling

Cirimello, Pablo; Otegui, J.L.; Carfi, Guillermo; Morris, W. A.

doi:10.1016/j.engfailanal.2016.11.008

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“…Pode-se observar que em todas as condições, as microestruturas são constituídas por ferrita e perlita. Como o aço A é considerado de média temperabilidade, este resultado era esperado para ciclos de austenitização seguidos de resfriamento ao ar calmo (normalização) [31]. No entanto, as microestruturas não são idênticas.…”

Section: Efeito De Tratamentos Térmicos De Múltiplas Normalizações So...unclassified

Avaliação da possibilidade de aplicação de tratamentos térmicos de múltiplas normalizações como mecanismo de refino microestrutural e incremento de propriedades mecânicas em aços API-OCTG

Rocha¹,

Ananias²,

Faria³

2022

Tecnol. Metal. Mater. Min.

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Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que o trabalho original seja corretamente citado.a ResumoOs aços API-OCTG graus K55 e T95 são importantes materiais de engenharia atualmente especificados para fabricação de tubos sem costura para aplicação nos processos de extração de óleo e gás. Considerando a crescente demanda destes produtos com cada vez melhores relações entre resistência mecânica e tenacidade ao impacto, este trabalho se propôs a investigar os efeitos de tratamentos térmicos de múltiplas normalizações sobre a evolução microestrutural e as propriedades mecânicas de dois aços com composições químicas que atendem os requisitos dos referidos graus. Simulações termodinâmicas computacionais e ensaios dilatométricos foram utilizados para se determinar temperaturas críticas de austenitização e a susceptibilidade à formação de carbonetos nos aços estudados. Sucessivos tratamentos térmicos de normalização foram planejados e executados. Por meio da aplicação de técnicas de caracterização microestrutural (MEV-STEM) e de ensaios mecânicos de dureza, tração e impacto Charpy, mostrou-se que os tratamentos térmicos de múltiplas normalizações tiveram efeito positivo sobre o refino microestrutural dos dois aços. Os efeitos mais significativos foram observados até o segundo ciclo de normalização, sendo pequenas as diferenças microestruturais e de propriedades mecânicas entre o segundo e o terceiro ciclo. O efeito das múltiplas normalizações foi mais pronunciado para o grau T95, onde a diminuição do tamanho de grão austenítico prévio, as redistribuições de soluto e de precipitados propiciaram melhoria significativa das propriedades mecânicas. Palavras-chave: Aços API; Múltiplas normalizações; Refino microestrutural; Propriedades mecânicas. Evaluation of multiple normalizing heat treatments as mechanism of microstructural refinement and mechanicalproperties improvement in API-OCTG steels

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Section: Efeito De Tratamentos Térmicos De Múltiplas Normalizações So...unclassified

Avaliação da possibilidade de aplicação de tratamentos térmicos de múltiplas normalizações como mecanismo de refino microestrutural e incremento de propriedades mecânicas em aços API-OCTG

Rocha¹,

Ananias²,

Faria³

2022

Tecnol. Metal. Mater. Min.

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“…On the other hand, cooling cycles promote de-bonding and tensile failure because of contraction (Kiran et al, 2017). Cirimello et al (2017) explained the concept of drilling with casing (DwC) as an innovative method particularly widespread in deep shale plays, that reduces the time and cost of drilling stages. However, casings are not designed for this purpose, and both the connections and body are required to remain sealed in the well after sustaining a large amount of drilling cycles and possible damage.…”

Section: Fatigue Failurementioning

confidence: 99%

“…The study examined the failure of a 9 5/8″ diameter K55 seamless casing during drilling an oil well. Fractographic analyses identified fatigue crack nucleation and growth in the tube/coupling (T/C) transition zone (Cirimello et al, 2017). The failure analysis included physical and chemical material tests and numerical stress analyses at the T/C threaded joints when subjected to the loads logged during drilling.…”

Section: Fatigue Failurementioning

confidence: 99%

Casing structural integrity and failure modes in a range of well types - A review

Mohammed

Oyeneyin

Atchison

et al. 2019

Journal of Natural Gas Science and Engineering

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This paper focus on factors attributing to casing failure, their failure mechanism and the resulting failure mode. The casing is a critical component in a well and the main mechanical structural barrier element that provide conduits and avenue for oil and gas production over the well lifecycle and beyond. The casings are normally subjected to material degradation, varying local loads, induced stresses during stimulation, natural fractures, slip and shear during their installation and operation leading to different kinds of casing failure modes. The review paper also covers recent developments in casing integrity assessment techniques and their respective limitations.The taxonomy of the major causes and cases of casing failure in different well types is covered. In addition, an overview of casing trend utilisation and failure mix by grades is provided. The trend of casing utilisation in different wells examined show deep-water and shale gas horizontal wells employing higher tensile grades (P110 & Q125) due to their characteristics. Additionally, this review presents casing failure mixed by grades, with P110 recording the highest failure cases owing to its stiffness, high application in injection wells, shale gas, deep-water and high temperature and high temperature (HPHT) wells with high failure probability. A summary of existing tools used for the assessment of well integrity issues and their respective limitations is provided and conclusions drawn.

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“…Pipeline steels are used for the transportation of oil and gas, and are high technology, high value products [1][2][3]. A well-developed system of oil and gas exploitation consists of a series of pipeline steels which joints each other by welding [4,5]. Pipeline steels have an enormous application market in China due to the vast land resources and abundant petroleum resources in China.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effects of Q&T parameters on phase transformation, microstructure, precipitation and mechanical properties in a PS-30Cr2Nb pipeline steel

Guan

Yuan

Xiong

et al. 2020

Mater. Res. Express

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The heat treatments with different quenching and tempering temperatures were conducted to clarify the effects of Q&T (quenching and tempering) parameters on phase transformation, microstructure, precipitation, mechanical properties in a PS-30Cr2Nb pipeline steel. Results indicate that the optimum property of tensile strength of 892 MPa and elongation of 19.17% was obtained at a low quenching (950°C) and low tempering temperature (570°C). Finer prior austenite grains and carbides contributed to the higher strength. Besides, the content of coarsening carbides increased with tempering temperature and quenching temperature. The increased content of coarsening carbides is responsible for the deteriorative comprehensive performance. In addition, Fe 3 C particle was gradually substituted by the alloy carbides with the proceeding of tempering by the dynamic assignment of elements.

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Failure and integrity analysis of casings used for oil well drilling

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Avaliação da possibilidade de aplicação de tratamentos térmicos de múltiplas normalizações como mecanismo de refino microestrutural e incremento de propriedades mecânicas em aços API-OCTG

Avaliação da possibilidade de aplicação de tratamentos térmicos de múltiplas normalizações como mecanismo de refino microestrutural e incremento de propriedades mecânicas em aços API-OCTG

Casing structural integrity and failure modes in a range of well types - A review

Effects of Q&T parameters on phase transformation, microstructure, precipitation and mechanical properties in a PS-30Cr2Nb pipeline steel

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