[pt] No processo de extração de hidrocarbonetos, o sistema de controle de areia é responsável por mitigar a produção de sólidos na zona produtora dos poços de petróleo. Inúmeros problemas são causados pela produção excessiva de areia que, por consequência, pode requerer a interrupção de produção para manutenção do poço ou até mesmo seu abandono, provocando altos custos. A tela de areia (sand screen) é uma das estruturas filtrantes que compõem o sistema de controle de areia e, por isso, sua falha estrutural têm sido motivo de diversos estudos. O objetivo da presente pesquisa é utilizar técnicas submodelagem para o desenvolvimento de um fluxo de trabalho para a avaliação da integridade de telas de areia. A metodologia proposta consiste na análise sequencial em diferentes escalas. Na escala do reservatório (global) a análise considera as principais componentes do modelo de subsuperfície, a fim de avaliar o campo de tensões e deslocamentos. A seguir, os deslocamentos e tensões são introduzidos no submodelo na escala da tela de areia usando técnicas de transferência de campos de variáveis. A abordagem de submodelagem foi avaliada em dois exemplos estruturais: o primeiro consiste de uma chapa sob tração e o segundo uma sapata corrida com comportamento elastoplástico do solo. Por fim, a metodologia é aplicada a um estudo de caso de integridade estrutural de tela de areia de um poço vertical submetido a compactação devido à extração de hidrocarbonetos. Os resultados mostram que a submodelagem é uma alternativa viável em meio aos desafios que a modelagem de reservatórios e poços enfrentam devido à diferença de escalas das rochas circundantes e os componentes estruturais na zona de produção. / [en] In the hydrocarbon extraction process, the sand control system is responsible for mitigating the production of solids in the producing zone of oil wells. Numerous problems are caused by excessive sand production that, as a consequence, may require production stoppages for well maintenance or even abandonment, causing high costs. The sand screen is one of the filtering structures that make up the sand control system and, therefore, its structural failure has been the subject of several studies. The objective of the present research is to use submodeling techniques to develop a workflow for sand screen integrity assessment. The proposed methodology consists of sequential analysis at different scales. At the field (global) scale the analysis considers the main components of the subsurface model in order to evaluate the stress and displacement field. Next, the displacements and stresses are input into the submodel at the sand screen scale using data transfer techniques. The submodeling approach was evaluated on two structural examples: the first consists of a plate under tension and the second a running shoe with elastoplastic soil behavior. Finally, the methodology is applied to a case study of structural integrity of sand screen from a vertical well subjected to compaction due to hydrocarbon extraction. The results show that submodeling is a viable alternative amid the challenges that reservoir and well modeling face due to the difference in scales of the surrounding rocks and the structural components in the production zone.

[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.