[pt] Em face à crescente demanda por petróleo e gás e ao alto custo nos processos de exploração e explotação, é imprescindível que se garanta a segurança e a integridade das estruturas pertencentes ao poço. Neste contexto, existem reservatórios localizados em rochas pouco consolidadas ou com cimentação incompleta que presenciam um fo-nômeno conhecido como produção de sólidos, o qual consiste na desagregação de par-ticulas que ao serem carrcadas junto ao fluido de produção podem gerar problemas como a erosão de equipamentos e o entupimento do poço. Com o intuito de mitigar estes problemas é usual que se adotem técnicas de controle mocânicas, que fazem uso de estruturas filtrantes compostas por telas de aço e pacotes granulares. Essas estruturas têm o objetivo de impedir que as particulas produzidas adentrem no poço. O presente trabalho busca compreender o comportamento e a integridade de filtros de areia em situações de campo. Para isso, foi desenvolvida uma metodologia de modelagem numérica que incorpora a interação rocha - filtro. O modelo foi aplicado a um ensaio efetuado em célula cúbica, onde os resultados foram comparados a fim de avaliar se as considerações adotadas estavam de acordo com a realidade. Como resposta desta análise percebeu-se que as propriedades do pacote granular não possuem um valor definido na literatura e que seria necessário efetuar uma calibração de acordo com as caracteris-ticas do material. A calibração mostrou que o pacote granular tem um comportamento não-linear anisotrópico e gerou um conjunto de propriedades que levam a resultados em concordância com o ensaio. Por fim, foi simulado um poço em atividade com de-pleção, em que foram assumidas uma hipótese de propriedades para o pacote granular e três condições de interfaces entre os componentes, onde foi possível avaliar como essas considerações interferem na integridade mecânica das telas filtrantes e do conjunto de completação do poço. / [en] Due the growing demand for oil and gas and the high cost of exploration and exploitation processes, it is essential to guarantee the safety and the integrity of completion structures that compose a well. In this context, there are reservoir located in poorly consolidated or with incomplete cementation rocks, that experience a phenomenon known as Solid Production which consists in the desegregation of rock particle, that when carried with the production fluid can generate problems as equipment erosion and well plugging. In order to mitigate these problems, it is usual toadopt mechanical control techniques, with the use of sand control equipment as sand screen and gravel pack. These structures are intended to prevent the particles produced from entering the well. The present work seeks to understand the behavior and the mechanical integrity of sand control structures in field situations. With this purpose, a numerical modeling methodology was developed and incorporates the rock-screen interaction. The model was applied to a cubic cell test, where the results were compared in order to evaluate if the considerations were in accordance with reality. As a response to this analysis, it was noticed that the properties of the gravel pack do not have a literature defined value, and that it would be necessary to calibrate they properties in accordance to the characteristies of the material. The calibration showed that the gravel pack has an anisotropic non-linear behavior and, with this assumption, was generated a set of properties that lead to results in agreement with the test. Finally, an active well with depletion was simulated, where one hypothesis was assumed for gravel pack properties and three interface condition between the components were evaluate, as well as the mechanical integrity of the sand screen and the completion structures.

[pt] A produção de sólidos em reservatórios de óleo e gás é consequência do fluxo de fluido nos poros de rocha pouco ou não consolidada (não cimentada) em direção ao poço de extração, um processo instigado fundamentalmente pelo estado de tensões, resistência da rocha e da completação ao redor do furo. A quantidade de material erodido pode ocasionar zonas de instabilidade e de colapso, falhas no maquinário de extração de hidrocarbonetos, além de problemas ambientais influenciados pelo descarte dos resíduos. Muitos são os métodos que tentam prever o percentual de produção dos sólidos, e estes podem ser pautados em resultados de campo, laboratório ou modelos teóricos. Em grande maioria os modelos numéricos estão baseados na mecânica dos meios contínuos e, alguns nos modelos discretos, que diferentemente dos métodos contínuos pode captar descontinuidades na microescala. Sendo assim, foi utilizado o DEM aliado à fluidodinâmica computacional, que calcula o fluxo do fluido por meio da solução da equação de Navier-Stokes, para simular a desagregação de sedimentos da rocha matriz sob diferentes condições, as simulações foram feitas no software CFDEM (marca registrada) project Goniva et al. (2012). Os resultados obtidos mostraram padrões similares aos obtidos em ensaios de laboratório tanto com produção contínua de partículas como a formação de arco de estabilidade na amostra. / [en] The production of solids in oil and gas reservoirs is a consequence of the flow of fluid passing through a poorly or an unconsolidated rock (uncemented) towards the extraction well, a process instigated fundamentally by the state of tensions, rock resistance and the completion around the hole. The amount of eroded material can create zones of instability and collapsible zones, flaws in the oil extraction machinery, and environmental problems due to the waste disposal. Many are the methods that try to predict the percentage of production of solids, they can be based on previous field results, laboratory or theoretical models. Most of the numerical models are based on mechanics of continuous media, and some on discrete models, which, unlike the continuous methods, can capture discontinuities at the micro scale. Therefore, the DEM was used in conjunction with the computational fluid dynamics, that will calculate the fluid flow through the solution of the Navier-Stokes equation to simulate the disintegration of sediments of the matrix rock under different conditions. The simulations were done in the software CFDEM (trademark) project Goniva et al. (2012). The results showed similar patterns to those obtained in laboratory tests with continuous particle production and stability arc formation in the sample.