[pt] O presente trabalho tem como objetivo investigar o efeito da adição de fibras dispersas de polipropileno e de curauá na fluência básica a compressão e na retração autógena e por secagem de pastas de cimento nas primeiras idades. O comprimento das fibras de polipropileno e de curauá foi de 12 mm e a fração volumétrica variou de 0,03 a 0,30 por cento da massa do cimento. As pastas de cimento tinham relação água/cimento de 0,44. A retração autógena foi estudada pelo método do tubo corrugado, acompanhando a variação do comprimento desde as primeiras horas. A avaliação da retração por secagem livre se deu por meio da medição da variação de comprimento de primas durante os primeiros dias de idade. Utilizou-se o método do teste do anel para observação do comportamento das pastas sob retração restrita no intuito de se obter a idade de fissuração de cada pasta. A abertura dessas fissuras também foi acompanhada com auxílio de um microscópio. Testes de fluência a compressão foram realizados para determinar a deformação por fluência em idade jovem. Foi observada uma redução significativa da retração autógena nas pastas reforçadas com 0,30 por cento fibras de curauá. A adição de ambas as fibras reduziu ligeiramente a retração por secagem livre, não tendo diferença significativa entre os teores de fibras. Também foi observado atraso no desenvolvimento de fissuras e redução na abertura de fissuras para ambas as fibras independente do teor. As pastas com adição de fibras exibiram, no geral, uma ligeira melhora na deformação por fluência. / [en] The present research aims to investigate the effect of the addition of discrete polypropylene and curauá fibers on the early age autogenous and drying shrinkage and basic creep in compression in cement pastes. The length of the polypropylene and curauá fibers was 12 mm and the volume fraction varied from 0.03 to 0.30 percent of the mass content of cement. The cement pastes had water to cement ratio (w/c) of 0.44. Autogenous shrinkage tests were carried out following the Corrugated Tube Method, monitoring the length changes since casting. The evaluation of free drying shrinkage was given by measuring the length changes during the first days of age. The ring test method was used to determine the age when cracking occurred. The crack opening of the samples was also monitored by a microscope. Compressive creep tests were performed with cylindrical specimens to determine the early age creep strain. A significant reduction of the autogenous shrinkage was observed in the specimens with 0.30 perent of curauá fibers. The addition of both fibers slightly reduced the free drying shrinkage of the specimens and the fiber content did not appear to influence significantly the shrinkage behavior of the specimens. A delay in the development of cracks and a reduction in crack opening for specimens with both fibers were also observed. This behavior was similar for all fiber content. Pastes reinforced with fibers exhibited, overall, a slight improvement in creep strain. The addition of 0.30 percent of polypropylene fibers showed greater improvement in creep strain.

[pt] Sendo a exploração de petróleo cada vez mais profunda, atingindo vários quilômetros abaixo dos leitos marítimos, uma simulação numérica adequada para prever o comportamento de rochas antes da perfuração está se tornando cada vez mais importante para a indústria de petróleo, devido aos altos custos operacionais para garantir a estabilidade do poço. Um dos problemas típicos que os engenheiros de petróleo enfrentam é a instabilidade de poços em rochas evaporíticas, que geralmente são sujeitas a deformações excessivas e possuem características de comportamento mecânico dependentes do tempo. Grandes reservas de petróleo que foram encontradas ao redor do mundo em rochas evaporíticas encorajaram aos engenheiros a investigar mais profundamente essa resposta mecânica dependente do tempo (creep). Por outro lado, a concentração de tensões em torno dos furos pode torná-lo um projeto de engenharia inviável. A desestabilização devido a grandes deformações pode levar a problemas como colapso e fechamento do poço. Assim, para estudar a estabilidade de poços e projetar um sistema de produção de petróleo adequado, a influência do creep deve ser considerada adequadamente no comportamento esperado do material. Nesta pesquisa, as equações que definem o modelo elásto-viscoplástico de Sterpi e Gioda (2007) são implementadas no programa computacional FLAC 3D - ITASCA, código baseado no método das diferenças finitas. O procedimento de implementação consiste em gerar uma DLL (Dynamic Link Library) escrita em linguagem de programação C (mais mais) e integrar as tensões ao longo de um incremento de deformações usando um algoritmo de integração explícito. O modelo elásto-viscoplástico foi validado com resultados experimentais envolvendo rochas salinas disponíveis na literatura. Finalmente, é realizada uma simulação numérica com o programa FLAC 3D, considerando o modelo de Sterpi e Gioda, com o objetivo de estudar o fechamento de um poço no pré-sal brasileiro. / [en] Since oil exploration is reaching several kilometers below seafloor, an adequate numerical simulation for prediction of rock behavior prior to drilling is becoming increasingly important for the oil industry due to the high operating costs to ensure well stability. One of the typical problems that oil engineers face is the instability of wells in evaporitic rocks, which are often subject to excessive deformation and have time-dependent mechanical behavior characteristics. Huge oil reserves that were found around the world in evaporitic reservoirs encouraged engineers to further investigate this mechanical time-dependent response (creep). On the other hand, the concentration of stresses around the well can make it an unviable engineering project. Destabilization due to large deformations may be involved, leading to problems such as collapse and well closure. Thus, in order to study the stability of the boreholes and design an appropriate oil production system, creep must be properly considered in the expected behavior of the material. In this research, the equations that define the elasto-viscoplastic model of Sterpi and Gioda (2007) will be implemented in the computer program FLAC 3D - Itasca, code based on the finite difference method. The implementation procedure consists of generating a Dynamic Link Library (DLL) written in C (plus plus) programming language and integrating the stress along a strain increment by using an explicit integration algorithm. The elasto-viscoplastic model has been validated with experimental results from triaxial creep tests in salt rocks available in the literature, indicating a successful implementation. Finally, a numerical simulation in FLAC 3D considering the model of Sterpi and Gioda is performed in order to study a pre-salt wellbore closure.

[pt] A fluência em compósito cimentício reforçado com fibra (CRF) no estado pré-fissurado tornou-se um importante tópico de estudo recentemente. Isso se deve ao fato de que o comportamento dependente do tempo do CRF e a estabilidade a longo prazo de fissuras sob cargas de flexão sustentadas ainda são pouco compreendidas. Este trabalho busca explorar o uso de fibras de aço e PP para definir sua influência na fluência, analisando a evolução das aberturas de fissuras com o tempo. O material foi inicialmente caracterizado sob testes de flexão de três e quatro pontos em amostras prismáticas com entalhe. Para os testes de fluência, os corpos de prova foram pré-fissurados a 0,5 mm e testados sob carga constante durante 45 dias. Para entender os mecanismos relacionados, testes de fluência também foram realizados em fibras e em uma configuração de arrancamento. Analisando os resultados dos testes de fluência, verificou-se que a taxa de COD (crack opening displacement) é uma ferramenta interessante para avaliar o comportamento a longo prazo do CRF fissurado e para definir um critério de estabilidade. Além disso, verificou-se que o concreto incorporando fibras sintéticas apresenta maiores deformações de fluência do que o reforçado com fibras de aço. Isso pode ser explicado pelas diferentes características das ligações fibra-matriz, analisadas pelos testes de arrancamento monotônico e de carga sustentada, e pela resposta de compressão do compósito. Finalmente, as propriedades residuais das amostras ensaiadas por fluência foram determinadas por testes monotônicos de flexão. / [en] Creep in pre-cracked fiber reinforced cementitious composites has become an important topic of study recently. This is due to the fact that the time dependent behaviour of FRC and long term stability of cracks under sustained bending loads are still poorly understood. This work seeks to explore the use of steel and PP fibers in order to define their influence on creep, by analyzing the crack opening displacement rate in FRC specimens. The material was first characterized under three and four-point bending tests in notched prismatic specimens. For the creep tests, the specimens were pre-cracked to 0.5 mm, and then tested under constant load during 45 days. In order to better understand the related mechanisms, creep tests were also carried on single fibers and in a fiber pullout configuration. Analyzing the creep tests results, it was verified that the COD rate is an interesting tool to evaluate the long-term behaviour of the cracked FRC and to define a stability criterion. In addition, it was found that concrete incorporating macro synthetic fibers presents higher creep deformations and higher creep rate than concrete reinforced with steel fibers. This can be explained by the different fiber-matrix bond characteristics, analyzed by monotonic and sustained load pullout tests, and by the compression response of the composite. Finally, the residual properties of creep tested specimens were determined by monotonic flexural tests performed in the FRC specimens after the creep tests.

[pt] O desenvolvimento, caracterização mecânica e fluência de compósitos cimentícios têxteis reforçados com fibra de sisal foram realizados neste trabalho. Os compósitos foram fabricados utilizando uma matriz com baixo teor de hidróxido de cálcio, obtida pela substituição parcial do cimento por cinza volante e metacaulim. Foram desenvolvidos três tipos de compósitos, cada um com três ou cinco camadas de tecido unidirecional de sisal. Os compósitos com três camadas foram reforçados variando a condição das fibras em saturadas e com umidade natural. O comportamento mecânico foi avaliado por meio de ensaios de tração direta e flexão a quatro pontos. Estudaram-se os mecanismos de fissuração por meio de fotografias obtidas ao longo dos ensaios, além de análises por correlação digital de imagens - DIC. Todos os compósitos apresentaram comportamento strain/deflection hardening com formação de múltiplas fissuras. Ensaios de fluência à tração e à flexão foram realizados nos compósitos pré-fissurados a fim de estudar as respostas dependentes do tempo. As amostras reforçadas com fibras saturadas apresentaram deformações superiores na tração devido às propriedades da interface fibra-matriz e níveis de deflexão inferiores, além da diminuição da tensão máxima resistida e redução da capacidade de deflexão/deformação. A evolução das fissuras foi monitorada durante todo o ensaio de fluência com o auxílio de um microscópio estereoscópico. Para uma melhor compreensão do mecanismo de fluência dos compósitos, foram realizados ensaios de tração de uma única fibra sob carga sustentada. Além disso, ensaios de fluência à compressão e retração da matriz com diferentes níveis de substituição do cimento por metacaulim foram realizados para entender o seu efeito ao longo do tempo. / [en] In the present work, the development, mechanical characterization and creep of textile reinforced cementitious composites reinforced with sisal fiber were investigated. The composites were manufactured using a matrix with a low calcium hydroxide content, obtained by partially replacing the cement by fly ash and metakaolin. Three types of composites were developed, each with three or five layers of unidirectional sisal fabric. The composites with three layers were reinforced varying the condition of the fibers in saturated and with natural humidity. The mechanical behavior was evaluated through direct tension and four-point flexural tests. Cracking mechanisms were studied through photographs obtained during the tests, as well as analyzes by digital image correlation - DIC. All composites presented strain/deflection hardening behavior with formation of multiple cracks. Tensile and flexural creep tests were performed on pre-cracked composites in order to study time-dependent responses. The samples reinforced with saturated fibers showed higher strain in tension due to the properties of the fiber-matrix interface and lower deflection levels, in addition to the reduction of the ultimate stress and deflection/deformation capacity. The evolution of cracks was monitored throughout the creep test with a stereoscopic microscope. For a better understanding of creep mechanism of the composites, tensile tests of a single fiber were carried out under sustained load at different levels of loading. In addition, compression creep and shrinkage tests of the matrix with different levels of cement replacement with metakaolin were performed to understand its effect over time.

[pt] O Acrilonitrila-Butadieno-Estireno (ABS) é um polímero de grande uso industrial, sendo empregado em inúmeros produtos. Muitas de suas aplicações necessitam de uma elevada resistência a combustão seja pela presença de cargas elétricas (Efeito Joule) ou a exposição a ambientes de altas temperaturas. No entanto, o ABS, de modo semelhante a maioria dos polímeros, não é tão resistente a combustão, sendo necessário o emprego de aditivos Retardantes de Chamas (RC). A introdução desses aditivos pode, entretanto, acarretar alteração nas propriedades mecânicas, de forma que é necessário se comparar o comportamento do material com e sem aditivos. Particularmente importante é o comportamento a longo prazo, como a fluência. Assim, nesse trabalho foi avaliado o comportamento a fluência do ABS sem aditivo e de três sistemas ABS/RC. Foi usado um sistema empregando um aditivo comercial à base de bromo (ABS − Br), que serviu como base de comparação e dois sistemas recentemente desenvolvidos, empregando bio-retardantes, a saber: ácido tânico (TA) e polifosfato de amônio (APP). Os resultados dos ensaios mostraram que o aditivo comercial não acarretou variação da vida em fluência em relação ao ABS sem aditivo. Por outro lado, os resultados indicaram que a vida em fluência foi reduzida quando o aditivo APP foi incorporado e que aumentou quando o TA foi adicionado. Os dados experimentais dos ensaios de fluência foram usados para avaliar o comportamento viscoelástico dos quatro grupos de materiais. O ABS teve seu comportamento adequadamente representado pelo modelo de Burgers, assim como a ABS com aditivo à base de bromo. O modelo que melhor descreveu o comportamento do ABS com APP foi o modelo modificado de Burgers (Streched Burgers). Nem todas as amostras do ABS com TA apresentaram fluência no intervalo de tempo usado e o modelo que melhor descreveu o comportamento foi o do sólido linear padrão. / [en] Acrylonitrile-Butadiene-Styrene (ABS) is a polymer of great industrial use, being used in numerous products. Many of its applications require a high resistance to combustion, either due to the presence of electrical charges (Joule Effect) or exposure to high temperature environments. However, ABS, like most polymers, is not as resistant to combustion, requiring the use of Flame Retardant (RC) additives. The introduction of these additives can, however, lead to changes in the mechanical properties, so it is necessary to compare the behavior of the material with and without additives. Particularly important is long-term behavior such as fluency. Thus, in this work, the creep behavior of ABS without additive and of three ABS/RC systems was evaluated. A system employing a commercial bromine-based additive (ABS − Br) was used, which served as a basis for comparison and two recently developed systems employing bio-retardants, namely: tannic acid (TA) and ammonium polyphosphate (APP) . The test results showed that the commercial additive did not cause a change in creep life compared to ABS without additive. On the other hand, the results indicated that the creep life was reduced when the APP additive was incorporated and that it increased when the TA was added. Experimental data from creep tests were used to evaluate the viscoelastic behavior of the four groups of materials. ABS had its behavior adequately represented by the Burgers model, as well as ABS with bromine-based additive. The model that best described the behavior of ABS with APP was the modified Burgers model (Streched Burgers). Not all ABS samples with TA showed fluence in the time interval used and the model that best described the behavior was the standard linear solid.

[pt] A construção de poços através de formações salinas continua sendo um grande desafio na engenharia de perfuração em muitas províncias petrolíferas ao redor do mundo, notadamente offshore no Brasil, devido às suas propriedades mecânicas únicas, em particular, sua alta mobilidade de fluência sob condições de fundo de poço. Inicialmente, é necessário controlar o fechamento do poço durante a perfuração para permitir a instalação do revestimento. Mais tarde, o carregamento do revestimento nas seções cimentadas e não cimentadas é motivo de preocupação para evitar problemas de integridade do poço a longo prazo. No entanto, ocontato do sal com o revestimento pode fornecer uma barreira natural necessária e economicamente benéfica. Este trabalho consiste em extratos do projeto de pesquisa Avaliação do potencial de formações argilosas e evaporíticas atuarem como barreira externa ao revestimento para o abandono de poços, realizado pelo Grupo de Tecnologia e Engenharia de Petróleo (GTEP) da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Brasil. O objetivo deste trabalho é modelar o fechamento de um poço em sal ao longo de zonas de revestimento não cimentadas considerando anular aberto. Para isso, foi desenvolvida uma metodologia computacional, utilizando o código comercial de elementos finitos ABAQUS. Na primeira etapa, a fim de validar o protocolo de simulação, apresenta-se a reprodução de estudos sobre a formação de barreiras naturais em sal, reportados na literatura, considerando os modos de pequena e grande deformação do ABAQUS. A comparação entre os resultados obtidos demonstra uma diferença de tempo para o fechamento anular variando de alguns meses a alguns anos, dependendo da profundidade e do tipo de sal. Discussões sobre aspectos específicos da simulação de fluência em rochas salinas também são feitas nesta etapa. Na segunda etapa, é apresentada uma análise para estimar o tempo de fechamento do poço em condições de campo representativas das bacias brasileiras, acoplando os ajustes realizados na etapa anterior. O comportamento constitutivo do sal utilizado para simular a fluência em regime permanente foi o modelo de mecanismo duplo e os parâmetros são representativos do cenário offshore brasileiro. Como resultado, observa-se o potencial de formação de barreiras naturais em camadas salinas para operações de tampão permanente e abandono. Em ambas as simulações, o fechamento anular é feito utilizando modelos 2D de estado plano de deformação e axissimétrico, representando a seção transversal e longitudinal, respectivamente. As etapas de simulação são divididas em campo de tensão de equilíbrio inicial (geostática) seguido de perfuração e fluência simulada como um material viscoelástico. / [en] Wellbore construction through salt formation remains a great challenge in drilling engineering in many oil provinces around the world, notably offshore Brazil, due to its unique mechanical properties, in particular, its high creep mobility under downhole conditions. Initially, it is necessary to control wellbore closure during drilling in order to allow casing installation. Later, the loading of the casing in both the cemented and uncemented sections is cause of concerns to prevent issues of long-term wellbore integrity. However, the contact between the salt and the casing can provide a necessary and economically beneficial natural barrier. This work consists of extracts of the research project Evaluation of the potential of clayey and evaporitic formations to act as an external barrier to the casing for the abandonment of wells, carried out by the Group of Technology and Petroleum Engineering (GTEP) at the Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro, Brazil. The aim of this work is to model wellbore closure in salt throughout uncemented casing zones considering open annular. For this, a computational methodology was developed, using the commercial finite element code ABAQUS. As the first stage of the study, in order to validate the simulation protocol, the reproduction of studies about the formation of natural barriers in salt, reported in the literature, is presented, considering the small and large deformation modes of the ABAQUS. The comparison between the results obtained demonstrates a time difference for annular closure ranging from a few months to a few years, depending of depth and type of salt. Discussions on specific aspects of creep simulation in salt rocks are also made at this stage. In the second stage of the work, is presented an analysis to estimate the wellbore closure time under field conditions representative of the Brazilian basins, coupling the adjustments made in the previous stage. The salt constitutive behavior used to simulate the steady-state creep was double mechanism model and the parameters are representative of the Brazilian offshore scenario. As a result, it is observed the potential for the formation of natural barriers in saline layers for permanent plug and abandonment operations. In both simulations, annular closure is performed using 2D models of plane strain and axisymmetric, representing the cross section and longitudinal section, respectively. The simulation steps are divided into initial equilibrium stress field (geostatics) followed by drilling and simulated creep as a viscoelastic material.

[pt] Essa dissertação investiga uma possível relação entre comprometimentos no domínio sintático e dificuldades de leitura. Mais especificamente, busca-se verificar se dificuldades na compreensão oral de estruturas altamente custosas – interrogativas QU mais N de objeto (OWH mais N) e relativas de objeto (ORCs) – preveem problemas na compreensão leitora, quando tais estruturas estão envolvidas. 78 alunos (idade média: 12) do sexto ano de três escolas públicas do Rio de Janeiro participaram desse estudo. Suas habilidades sintáticas foram inicialmente testadas. Dois grupos foram criados para participarem dos testes de leitura: com possível comprometimento sintático (SI) (n igual 25) e controle (CT) (n igual 53). Um teste de reconhecimento de palavras e outro de leitura de palavras/pseudopalavras isoladas foram elaborados e realizados, uma vez que a fluência em leitura requer que dificuldades nessas habilidades sejam superadas. Novos grupos (SI e CT), sem problemas nesse nível, foram definidos (com 12 participantes cada). Dois experimentos foram conduzidos, buscando testar suas habilidades de fluência (velocidade, precisão e prosódia) em leitura com OWH mais N e ORCs em sentenças isoladas (tarefa de identificação de imagens) e no discurso (tarefa de leitura automonitorada). No último caso, o sujeito interveniente foi manipulado quanto à complexidade estrutural (DP completo ou pronome). Um aspecto da prosódia (uso adequado de pitch) distinguiu os grupos, com menor desempenho no grupo SI em ambas as tarefas. Um aspecto da precisão (número de disfluências) também os distinguiu quando as sentenças investigadas foram apresentadas no discurso (mais disfluências no grupo SI). A compreensão foi particularmente afetada quando as sentenças foram lidas isoladamente. Fatores relacionados à escolha lexical, bem como fatores discursivos podem criar demandas diferenciadas para as sentenças no discurso e isso pode ter minimizado efeitos de grupo. O efeito de intervenção foi obtido na direção prevista nas interrogativas QU mais N (OWH mais N), em que uma demanda maior foi observada nas condições de DP completos. Já no caso das relativas de objeto (ORC), um efeito significativo não foi obtido, possivelmente devido a dificuldades na atribuição de força ilocucionária interrogativa às perguntas SIM /NÃO. Uma amostra de sentenças com diferentes estruturas e com pontuação variada foi examinada, a fim de se obter uma análise geral de fluência em leitura. Novamente o pitch é indicativo de comprometimento sintático. Comprometimentos na interface sintaxe-prosódia podem explicar esses resultados. / [en] This dissertation intends to verify whether syntactic impairment, as detected in in the oral comprehension of costly structures - object WH plus N questions (OWH plus N) and object relative clauses (ORCs) -, predicts difficulties in reading fluency and comprehension. The syntactic abilities of 6th graders from three public schools in Rio de Janeiro were evaluated, giving rise to syntactically impaired (SI) and control (CT) groups. Those who satisfied criteria at the word level in word-recognition/reading tasks proceeded. Two experiments assessed reading fluency (rate, accuracy, prosody) and the comprehension of each of the target structures in isolation (picture-identification task) and in discourse (self-paced reading task). In the latter, the intervening subject was manipulated for structural complexity (full nominal phrase and pronoun). One aspect of prosody (pitch contour) distinguished the groups, with lower scores in the SI group in both tasks. An aspect of accuracy (number of disfluencies) distinguished them in the discourse task (more disfluencies in the SI group). The comprehension of the target-sentences is isolation was harder for the SI group. Lexical/discourse factors can create differential demands for sentences in discourse, minimizing group effects. The effect of intervention was in the predicted direction for OWH plus N sentences (more demands for full nominal phase subjects). As for RC, this effect was not significant, possibly due to difficulties in the ascription of illocutionary force to YES/NO questions. In an overall analysis of reading fluency in discourse (different structures/punctuation marks), the pitch contour indicates syntactic impairment. Impairment at the syntax-prosody interface can account for these results.

[pt] Esse estudo tem como objetivo verificar as consequências do envelhecimento no comportamento à fluência de um material compósito reforçado por fibras de vidro, em função de diferentes tipos de envelhecimento e temperaturas de ensaio. Para tanto, corpos de prova envelhecidos em água e óleo, bem como outros sem qualquer envelhecimento, foram ensaiados à fluência em 25 graus Celsius e 60 graus Celsius. As análises se basearam nas propriedades mecânicas relativas ao processo de fluência obtidas tanto experimentalmente quanto a partir de modelos viscoelásticos e semiempíricos. Dentre as condições experimentais empregadas, o parâmetro que mais influenciou o processo de fluência foi a temperatura. Os efeitos da temperatura no processo de fluência foram determinantes inclusive para a escolha do modelo que melhor se ajustou aos pontos experimentais. Na temperatura de 25 graus Celsius, independente do meio ou tempo de envelhecimento, o modelo de melhor ajuste foi o de Potência, enquanto que na temperatura de 60 graus Celsius, o modelo de Andrade foi o que melhor se ajustou aos pontos experimentais. No entanto, observou-se, também, que os diversos tipos de envelhecimentos alteraram algumas propriedades, como o módulo de Young. / [en] The objective of this work is to verify the consequences of ageing on the creep deformation behavior of a fiberglass composite material, as a function of various combinations of ageing means, ageing times, and test temperatures. For this purpose, samples aged in water and oil, as well as samples not aged at all, were tested to creep deformation at 25 Celsius Degree and 60 Celsius Degree. The results analysis were based on mechanical properties, related to the creep deformation process, obtained both directly from the experiments and from viscoelastic and semi-empirical mathematical models. From all the experimental conditions used on this work, the one that most influenced the creep deformation process was temperature. The effects of temperature on the creeping process, that they were even decisive to select the best fitting model for the experimental data. For the 25 Celsius Degree tests, regardless of ageing mean or time, the mathematical model that best fitted the data was the Power model, as for the 60 Celsius Degree tests, the best model to fit the experimental data was Andrade. However, it was noticed that ageing by itself was also capable of changing some mechanical properties, as Young modulus, for example.

[pt] A estabilidade de poços através de zonas de sal é um aspecto relevante em ambientes de perfuração offshore no Brasil. O fluxo convencional no planejamento de um poço de petróleo não reconhece a natureza complexa do estado de tensões in-situ em torno destes corpos de sal. Portanto, é necessária uma avaliação fiável das tensões in-situ considerando tanto a escala de campo (global) quanto as principais estruturas presentes no overburden. Neste trabalho, a análise de estabilidade de poços é realizada em três etapas. Primeiro, é realizada uma análise numérica a escala global para avaliar as tensões in-situ considerando a geometria de um corpo de sal. A seguir, são introduzidas as tensões in-situ em um modelo local, chamado subestrutura, através de duas técnicas de transferência de tensões propostas, denominadas as técnicas do Inverso Ponderado da Distância (IPD) e do Gradiente de Tensões (GT). O termo subestrutura é definido como uma linha curva no espaço composta por um conjunto de pontos, se assemelhando a uma seção ou trajetória completa de um poço. Finalmente, a janela operacional do poço é calculada acoplando os resultados de tensões da modelagem numérica com equações elásticas. Neste trabalho as técnicas IPD e GT são também utilizadas para transferir tensões em submodelos localizados dentro de um modelo global, visando realizar futuros estudos de submodelagem de estabilidade de poços. O termo submodelo consiste em uma malha de elementos finitos de um tamanho menor e um refinamento maior em relação ao modelo global. / [en] Wellbore Stability drilling through salt zones is an important current endeavor in many areas offshore of Brazil. The conventional well design workflow does not recognize the complex nature of the stress field near these salt bodies. Therefore, a reliable assessment of the in-situ stresses must be carried out considering a field (global) scale of the problem and the presence of major structures in the overburden. The proposed stability analysis is carried out in three stages. Firstly, a global finite element analysis is employed to evaluate the in-situ stresses at a global scale considering the geometry of a salt body. Secondly, the global scale in-situ stresses are introduced in a local model, that we call substructure, by using two proposed stress transfer techniques called the Inverse Distance Weighted Technique (IDWT) and the Stress Gradient Technique (SGT). We define Substructure as a set of points forming a section or a complete trajectory of an oil well. Finally, optimal mud weights are calculated combining numerical stress results with analytical elastic equations. These two stress transfer techniques are also proposed to be used to transfer stresses to submodels inside a global model domain for submodeling wellbore stability purposes. The term submodel is defined as a finite element mesh with a smaller size relative to the size of the global model.

[pt] O objetivo deste estudo foi ampliar o conhecimento em mecânica de rochas evaporíticas e aplicar a mecânica computacional na modelagem numérica do comportamento estrutural de poços de petróleo em zonas de sal. Amostras de rochas evaporíticas de anidrita, halita, carnalita e taquidrita pertencentes à sequência evaporítica Ibura da Formação Muribeca, testemunhadas em poços de petróleo, foram submetidas a ensaios laboratoriais de mecânicas de rochas, em especial a ensaios triaxiais de fluência sob diferentes condições de estado de tensões e temperaturas. Nas mesmas condições de ensaio triaxial de fluência a taquidrita desenvolveu deformação axial específica de cerca de 107 vezes maior que a halita e 2,7 vezes maior que a carnalita, sendo que a anidrita permanece essencialmente indeformável. Para os ensaios triaxiais de fluência com a halita na temperatura de 86 graus Celsius foi possível definir o mecanismo duplo de deformação por fluência, enquanto que para a carnalita e a taquidrita isto ocorreu nas temperaturas de 130 e 86 graus Celsius, respectivamente. A taxa de deformação por fluência em regime permanente obtida por simulação numérica reproduziu fielmente os resultados experimentais dos ensaios triaxias de fluência, com erro relativo inferior a 1 por cento. Através dos ensaios laboratoriais foram obtidos os parâmetros geomecânicos de fluência das rochas ensaiadas e a seguir aplicados nos modelos numéricos de simulação, construídos para avaliar a influência de diversos parâmetros nos estudos de estabilidade de poços e integridade de revestimentos. A desconsideração da interação geomecânica entre estruturas salíferas e o maciço hospedeiro pode conduzir a falhas na perfuração de poços próximos a tais estruturas devido ao processo de halocinése do sal que altera o estado de tensões gravitacional. / [en] The aim of this study was to increase knowledge of evaporitic rock mechanics and apply computational mechanics in numerical modeling of structural behavior of oil wells in areas of salt. Evaporitic rock samples of anhydrite, halite, carnallite e tachyhydrite and belonging to the evaporitic sequence Ibura from the Muribeca formation, coring in oil wells, were subjected to laboratory tests of rock mechanics, especially the triaxial creep under different states of stress and temperature. Under the same conditions of triaxial creep tachyhydrite developed specific axial strain rate about 107 times that of halite and 2.7 times that of carnallite, and anhydrite remains essentially undeformed. For the triaxial creep of halite in the temperature of 86 degrees Celsius it was possible to define the double mechanism creep law, while for carnallite and tachyhydrite this occurred at temperatures of 130 and 86 degrees Celsius, respectively. The creep rate in steady state condition obtained by numerical simulation accurately reproduced the experimental results of the triaxial creep tests, with a relative error less than 1 percent. Through laboratory tests geomechanical creep parameters of the tested rocks were obtained and then applied in numerical simulation models, designed to evaluate the influence of various parameters in the well stability and casing design. The lack of consideration of the geomechanical interaction between the salt structures and the host rock can lead to drilling failures in wells near such structures due to the salt halokinesis process that changes the gravitational stress state.