[pt] Um dos problemas encontrados na indústria do petróleo no que diz respeito a garantia de escoamento durante produção de óleo cru trata-se da deposição das frações parafínicas no interior dos tubos.Gastos significantes estão associados ao bloqueio parcial ou total das linhas de produção. O procedimento mais aplicado para remoção mecânica destes depósitos é a passagem de pigs. Uma das forças de contato que atua no pig durante o procedimento de remoção deste depósito é exercida pela camada de parafína depositada na parede do tubo. À medida que se processa a remoção mecânica e se estabelece o deslocamento do pig e da parafina removida outras forças de contato se caracterizam. O conhecimento da força necessária para quebra e remoção de um depósito específico é um ponto chave para o planejamento seguro e eficiente de uma operação de passagem de pig. Este trabalho propõe-se a estudar experimentalmente a força de contato deste depósito controlando as variáveis que influenciam esta força, analisando os resultados de acordo com os parâmetros envolvidos e os comparando com os resultados obtidos com modelos disponíveis na literatura. / [en] Wax deposition inside transportation pipelines is a relevant problem for the petroleum industry. Significant capital and operatinal cost are associated with the total or partial blockage of production lines. Pigging is the most widely used technique for removing wax deposits. The knowledge of the forces necessary to break and remove a particular wax deposit are key to the safe and a efficient design of a pigging operation. The present work presents an experimental laboratory study of the forces necessary to remove wax deposits inside a duct. The results obtained with the experiments are used to validate predicting models avaiable in the litErature.

[pt] Pigs ainda são a ferramenta mais utilizada pela indústria para remover depósitos de parafina em linhas submarinas de petróleo. A passagem de Pigs é considerada uma operação de risco, pois existe a possibilidade do gradiente de pressão disponível para deslocar o Pig não ser suficiente para vencer as forças de contato entre o Pig e a parede do tubo e as forças necessárias para remoção do depósito de parafina. Neste trabalho realizou-se um estudo experimental visando o levantamento de dados de laboratório sobre as forças de contato Pig-tubo para alguns tipos de Pigs comumente usados em operações de campo. Além disso, foram também determinadas forças para remoção de depósitos de parafina fabricados no laboratório sob condições controladas. Foi projetada e construída uma seção de testes onde os Pigs ensaiados eram puxados com velocidade constante através de trechos de tubo, sendo a força trativa de puxada monitorada continuamente por células de carga. Os resultados de força de contato Pig-tubo sem depósito de parafina foram comparados com modelos teóricos disponíveis na literatura. Para o caso dos experimentos onde depósitos estavam presentes, as forças necessárias para a quebra dos depósitos foram também comparadas com o único modelo disponível na literatura. Os resultados obtidos mostraram que, para Pigs de disco e de espuma os modelos disponíveis prevêem as forças de contato Pig-tubo com incerteza aceitável. Para o caso de remoção de parafina a comparação com os experimentos desenvolvidos mostrou que o modelo disponível consegue estimar a força inicial para a quebra do depósito dentro de uma faixa de incerteza de ± 30% para os Pigs de disco e de espuma. / [en] Pigging is still the most widely used method to remove wax deposits in subsea pipelines. The passage of a pig is still considered a risky operation, since the pressure gradient available for driving the pig might not be sufficient to overcome the contact forces between the pig and the wall, as well as the forces required to remove the wax deposit. If this is the case, the pig will be stuck, and costly remediation procedures will have to be implemented. In the present work, an experimental study was carried out aimed at collecting reliable data on the contact forces developed between pigs and the pipe wall for some types of pigs commonly used in field operations. Also, as part of the work, the forces required to remove wax deposits prepared under controlled conditions were recorded. To this end, a test section was specially designed and constructed. In the tests, the pigs were pulled through a set of pipes at constant speed by a winch, while the pulling force was continuously recorded by load cells. The results obtained for the contact forces between disc, foam and conical cup pigs and the pipe wall without wax deposits were compared with models available in the literature. Good level of agreement was obtained. Experimental results obtained for the cases where the test pipes had controlled wax deposits where compared with the only model available in the literature for predicting the forces required to break the wax deposits. The comparisons demonstrated that the measured forces required for breaking the wax deposit can be estimated by the available models within an uncertainty of ±30%.

[pt] Nas últimas décadas a participação do capital privado em projetos de infraestrutura tem aumentado. Por outro lado, considerando os elevados riscos de alguns destes empreendimentos, pode haver necessidade do governo estabelecer mecanismos de incentivo para reduzir estes riscos para continuar atraindo o investidor privado. Uma destas alternativas é a Garantia Limitada de Receita Mínima. Nesta modalidade, é garantida ao investidor uma receita mínima do projeto limitado a um teto pré-fixado chamado de nível de CAP, o que reduz o risco do governo. Este trabalho propõe uma metodologia que permite ao governo definir os parâmetros ótimos para precificar a Garantia de Receita Mínima com CAP de forma a alcançar os objetivos de atrair a iniciativa privada e minimizar o custo e o risco esperados pelo governo. Para determinar o interesse do investidor privado foi adotada a métrica do nível de risco do projeto, obtido da distribuição de probabilidade do VPL, e o risco do governo, a medida de performance Omega, obtida da distribuição de probabilidade da garantia, usando-se a metodologia das opções reais. Para determinar os parâmetros ótimos foi utilizado método numérico, dado que uma solução analítica é inviável dada a complexidade do problema. Como resultado secundário, demonstrou-se que quando o governo analisa a garantia em um contexto de carteira de projetos, o risco do governo reduz-se devido ao efeito da diversificação. / [en] In recent decades the participation of private capital in infrastructure projects has increased. Considering the high level of risk of some of these projects, there may be a need for some sort of government support mechanisms that reduce these risks in order to continue to attract the private investor interest. One such alternative is the Limited Minimum Revenue Guarantee, where the investor is guaranteed a minimum revenue level for the project, limited to a preset ceiling, or CAP, which reduces the government’s risk. This work proposes a method to allow the government to define the optimal parameters for both the Minimum Revenue Guarantee and the CAP, so that the private investor is attracted to the project at the lowest cost and risk possible to the government. The interest of the private investor is measured by the level of risk involved, which is obtained from the probability distribution of the project´s NPV. The metric for the government risk is assumed to be the Omega performance measure, which is determined from the probability distribution of the guarantee under the real options approach. Due to the complexity of the problem, an analytic solution is not feasible and it is shown that the optimal parameters can be determined with numerical methods. As a secondary result, it is also shown that when the government analyses these guarantees in the context of a portfolio of projects, the risk to the government is reduced due to the diversification effect.

[pt] As flexibilidades observadas em contratos de Parcerias Público-Privadas (PPPs) para projetos de infraestrutura rodoviária podem também ser compreendidas como opções contratuais. O modelo desenvolvido no presente estudo teve como principal foco o estabelecimento do nível ótimo de garantia governamental a ser ofertada à iniciativa privada em uma concessão de rodovia por PPP, utilizando a teoria de opções reais de forma integrada à métrica de performance Ômega, a qual obteve melhor resposta entre demais métricas VaR e CVaR propostas. Ainda de forma original, o modelo contemplou o apreçamento de garantias de receita mínima, como parte integrante do apreçamento de opções do tipo collar europeia (calls e puts) com caps, integrado ao apreçamento da opção americana de expansão (call) do projeto. O valor presente (VP) do projeto, considerando a opção de expandir a capacidade, foi calculado em 2,73 bilhões de Reais, que comparado ao valor esperado de 2,65 bilhões de Reais sem flexibilidade, representa um aumento de 73 milhões de Reais ao valor do projeto no caso base. O valor presente do projeto com a flexibilidade de expansão (call americana) e com garantia de receita mínima (put europeia) com cap 10 por cento do Capex permite atingir o valor de 3,33 para a medida Ômega, que é muito superior ao valor anterior de 0,996 obtido somente com a modelagem de opções tipo collar. / [en] The flexibilities observed in Public-Private Partnership (PPP) contracts for road infrastructure projects can also be taken as contractual options. The model developed in the present study had as main focus the establishments of the optimal level of government guarantee to be provided to private initiative in a PPP highway concession, using real option theory integrated with Omega measure, in which had a better response among other proposed VaR and CVaR metrics. Also in an original way, the model contribute to set a minimum revenue guarantees, as part of the european collar option (call and put), integrated to an expansion american call option. The project s present value (PV), considering an option for capacity expansion, was calculated at BRL 2.73 billion, which compared to the expected value of BRL 2.65 billion without flexibility, represents an increase of BRL 73 million to the value of the project in the base case scenario. The present value of the project with the flexibility of expansion (call) and with a minimum revenue guarantee with cap 10 percent of Capex, allows to reach the value of 3.33 for the Omega measure, which is much higher than the previous value of 0.996, obtained only with the european collar option.

[pt] Diante do comprometimento do Brasil com a FIFA (Federação Internacional de Futebol) para realização de eventos esportivos, mais precisamente a Copa das Confederações em 2013 e a Copa do Mundo em 2014, o Governo do Estado de Minas Gerais utilizou o modelo de Parcerias Público-Privadas (PPP) para promover as obras de reforma e modernização do Complexo do Mineirão, em Belo Horizonte. A PPP tem como objetivo a viabilização de projetos de infraestrutura que exigem grandes aportes financeiros. No entanto, a incerteza sobre a demanda de público de jogo de futebol é elevada e isso pode fazer com que algumas empresas que poderiam estar interessadas na realização da obra, não participem da concessão. Assim, uma das formas para reduzir esse risco é o governo oferecer uma garantia de demanda, na qual é garantida uma receita pré-determinada sempre que os resultados do investidor forem abaixo do esperado. Essa garantia é vista como uma opção de Put para a Minas Arena, empresa privada, e como uma Call para o governo. Nesse contexto, este trabalho desenvolveu um modelo respaldado na teoria de opções reais com o objetivo de valorar as opções presentes do projeto e estabelecer os limites de risco para cada um dos stakeholders. O resultado da análise mostrou que a estratégia de associar uma garantia de demanda a um teto de desembolsos (proposta vencedora do processo licitatório) tem valor positivo para o governo e negativo para o concessionário. Foi utilizada a média de público mensal histórica, na qual a demanda média não ultrapassa 50 porcento da capacidade do estádio. Além disso, algumas sensibilidades dos principais parâmetros do modelo sugeriram uma alta sensibilidade do valor da opção para pouca variação desses parâmetros. Esses resultados revelam que a empresa privada poderia ter assinado o projeto sem a necessidade da opção de garantia de público, uma vez que os principais jogos do estádio do Mineirão são altamente concentrados no time Cruzeiro, que possuem um comportamento estável de jogos ao longo do ano, com exceção dos dias de clássico. / [en] Given the commitment of Brazil with FIFA (International Football Federation) to perform sporting events, specifically the Confederations Cup in 2013 and World Cup in 2014, the Government of the State of Minas Gerais used the Public-Private Partnership model (PPP) to promote the works of reform and modernization of Mineirão Complex in Belo Horizonte. The PPP aims at enabling infrastructure projects that require large financial investments. However, uncertainty about the football game public demand is high and this may cause some companies that might be interested in doing the work, not participate in the award. Thus, one way to reduce this risk is the government offer a warranty claim, which is guaranteed a predetermined recipe whenever the investor s results are below expectations. This guarantee is seen as a put option for the Minas Arena, a private company, and as a call for the government. In this context, this paper developed a model supported the theory of real options with the objective of evaluating these design options and establish risk limits for each of the stakeholders. The analysis showed that the strategy of associating a warranty claim to a ceiling disbursements (winning bid of the bidding process) has positive value to the government and negative for the dealer. Average monthly historical square was used, in which the average demand does not exceed 50 percent of the capacity of the stadium. In addition, some sensitivities of the main model parameters suggested a high sensitivity of the option value to little variation of these parameters. These results reveal that private enterprise could have signed the project without the need for public assurance option, since the main games of the Mineirão stadium are highly concentrated in Cruzeiro team, who have a stable behavior of games throughout the year with the exception of classical days.

[pt] O Projeto Golfinhos é uma proposta de atendimento familiar aos adolescentes em cumprimento de medida socioeducativa no Rio de Janeiro e suas famílias, realizado entre 1995 a 2002. Esta dissertação tem como objetivo principal abordar o sistema socioeducativo, através da análise de implicação no campo de atuação socioeducativo. Procura também articular o direito à convivência familiar ao direito à visita íntima, garantido pela Lei numero 12.594/2012 - SINASE para adolescentes em privação de liberdade, que possam comprovar vinculo estável, com o(a) parceiro(a) de referência, contemplando direitos sexuais e reprodutivos. Apresenta a relevância da análise de implicação para a proposta desse trabalho, focando na prática profissional, no desenvolvimento do projeto, na relação existente com a instituição. Desenvolve uma abordagem de conceitos de memória e seu significado, relacionando com histórias de vida destes adolescentes, fazendo uso de registros do projeto e de produções deles e das famílias e remete a uma análise histórica do percurso profissional no reconhecimento de mudanças necessárias no sistema. Delineia um panorama das normativas em torno da garantia do direito à visita íntima, articulando com a proposta de elaboração de um programa de saúde e sexualidade, observando a relação desse direito com a atenção às famílias. Discorre as conclusões através da metodologia plural utilizada, promovida pela Análise Institucional, propiciadora do encontro de pistas cartográficas e a aproximação a uma autoetnografia, através de uma arqueologia do método de trabalho com famílias. / [en] The Golfinhos Project is a family care proposal for adolescents under socialeducational measures in Rio de Janeiro and their families, held from 1995 to 2002. This paper aims to address the socialeducational system of Rio de Janeiro, through analysis of implication in the socialeducational working field. It also aims to propose the living family the right to conjugal visit, guaranteed by law number 12.594 / 2012 – SINASE, for teenagers in deprivation of liberty that can prove stable bond with a partner, covering sexual and reproductive rights. This paper presents the relevance of the analysis of implication for the purpose of this work, with the focus on the professional practice and the development of the project, and the relationship with the institution. It develops an approach to concepts of memory and its meanings, relating to life stories of adolescents in conflict with the law, making use of project records, productions made from the adolescents and their families. It also refers to a historical analysis of my institutional career and the recognition of necessary changes in the socialeducational system. It outlines a normative panorama around the right of conjugal visit, articulating it with the proposal of a health and sexuality program, observing the relation with the right to the attention to the families. This paper also discusses the conclusions trough a plural methodology, promoted by Institucional Analysis, that produces the meeting of cartographies signs and an approach to a self ethnography through an archeology of a method work with families.

[pt] A produção de óleo e gás através de sistemas submarinos de produção vem sendo testada e realizada em diversos campos. As etapas iniciais do processamento primário, que eram realizadas nas Unidades Estacionárias de Produção (UEPs), vêm sendo deslocadas para o leito marinho, reduzindo os problemas de garantia de escoamento e aumentando a área disponível nas UEPs para processamento do óleo. Em primeiro lugar, o presente trabalho descreve os principais projetos de separação submarina já instalados e as motivações para suas aplicações. Adicionalmente, o presente trabalho apresenta os benefícios dos sistemas submarinos de separação água-óleo por meio dos resultados obtidos com um simulador de escoamento multifásico elaborado ao longo desta dissertação. Baseado no método de Beggs e Brill, este simulador foi desenvolvido na base computacional do Matlab e é capaz de avaliar a perda de carga no escoamento multifásico da produção em diversos arranjos submarinos. Por meio do simulador, foram feitas análises de sensibilidade para avaliar os efeitos das alterações nos principais parâmetros que influenciam o escoamento: razão água-óleo, razão gás-óleo, vazão de produção e grau API. Ao final do trabalho, são apresentados os cálculos das perdas de carga de dois arranjos submarinos hipotéticos que apresentam desafios relacionados à garantia de escoamento e a solução destes problemas com a instalação de sistemas submarinos de separação água-óleo. / [en] The production of oil and gas by subsea production systems has been tested and performed for several fields. The first steps of the primary oil and gas processing, which were held in Stationary Production Units (SPU), have been shifted to the seabed, reducing flow assurance problems and increasing the available area in SPUs for oil processing. On top to describing the main subsea separation projects and the reasons for their applications, the objective of this work is to present the benefits of subsea oil-water separation systems by means the results obtained with a multiphase flow simulator developed along this masters dissertation. Based on the method of Beggs and Brill, this simulator has been developed on Matlab platform and is able to evaluate the pressure drop of multiphase flows in various subsea production arrangements. With the simulator, a number of sensitivity analyzes is performed by changing the main parameters that affect the flow pressure drop: water-oil ratio, gas-oil ratio, production flow rate and API gravity. At the end of this work, the simulation results of two hypothetical subsea scenarios that have flow assurance problems and the solution of these problems with the installation of oil-water subsea separation systems are presented.

[pt] A deposição de parafina é um fenômeno presente nos sistemas de produção de petróleo (principalmente em águas profundas devido às baixas temperaturas), consistindo na aderência de frações sólidas de hidrocarbonetos nas colunas e linhas, conduzindo à redução da área aberta ao fluxo até o eventual bloqueio. A compreensão dos mecanismos que influenciam na deposição ainda não foi totalmente alcançada. Dada a relevância deste tipo de sistema para o desenvolvimento de novos campos e a ausência de uma teoria consolidada que seja capaz de explicar a evolução e as características do depósito, a limitação de produção por este fenômeno é um dos principais problemas de garantia de escoamento. Visando a aumentar o conhecimento acerca dos fenômenos existentes no processo de deposição, e identificar os mecanismos dominantes, diferentes modelos matemáticos podem ser confrontados com dados experimentais. Geralmente, os escoamentos encontrados ao longo das linhas de produção encontram-se no regime turbulento. Dessa forma, no presente trabalho, desenvolveu-se um modelo de turbulência de duas equações k–omega, acoplado com o modelo entalpia-porosidade, no qual o depósito é considerado um meio poroso. A partir de um equilíbrio termodinâmico determinam-se as espécies que saem de solução e a sua distribuição é determinada pela equação de conservação molar. As equações de conservação foram resolvidas pelo método de volumes finitos, utilizando o esquema Power-law e Euler implícito para as discretizações espacial e temporal. Comparações com dados experimentais em um duto anular foram realizadas, apresentando boa concordância para o regime permanente, mas superestimando a espessura do depósito durante o regime transiente. Constatou-se redução de espessura do depósito com o aumento do número de Reynolds. / [en] Wax deposition is a phenomenon present in oil production systems (mainly in deep water due to the low temperatures), which consists in the adhesion of solids fractions of hydrocarbon to tubing and lines, reducing the area opened to flow until be completely blocked. The comprehension of the mechanisms that influences in the deposition has not yet been fully achieved. Given the relevance of this kind of system in new fields development and the absence of a theory able to explain the deposit s evolution and characteristics, the production limitation caused by this phenomenon is one of the main issues in flow assurance. Aiming to expand the knowledge about the phenomena that exist in deposition process and identify dominant mechanisms, different mathematical models can be compared with experimental data. The flow regime in production lines is usually turbulent. Thus, in this work, a two equation k-omega turbulence model coupled to the enthalpy-porosity model, where the deposit is a porous media, was developed. From a thermodynamic equilibrium, the species that comes out of solution are determined while their distribution are determined by each molar conservation equation. The conservations equations were solved with the finite volume method, employing the Power-law and implicit Euler schemes to handle the spatial and temporal discretization. Comparisons with experimental data in an annular duct were realized, showing good agreement in the steady state. The deposit thickness, howeve, was overestimated during the transient. The deposit thickness reduction with the Reynold number increase was verified.

[pt] Uma combinação de fatores geológicos e econômicos exige que as empresas produzam petróleo e gás em campos com profundidades de água cada vez maiores. Muitas das vezes não é econômico, ou no pior dos casos impraticável, instalar uma plataforma sobre os cabeçotes dos poços, por isso acaba se tornando comum transportar petróleo e gás através de amarras submarinas que podem ser de até 145km ou mais. Geralmente isso significa que as temperaturas são baixas o bastante e as pressões altas o suficiente para tornar aquele ambiente dentro do que chamamos de envelope de formação de hidrato e ações deverão ser tomadas afim de evitar os plugs de hidrato. Como resultado, a indústria foi forçada a intensificar sua pesquisa em químicos e sistemas que evitasse a formação da estrutura cristalina. Uma dessas pesquisas em estudo é a avaliação de um fluido modelo, emulsão A/O, analisando suas principais características e verificando as propriedades reológicas da estrutura cristalina em formação. Para tornar a pesquisa viável, este hidrato é formado a pressão atmosférica utilizando moléculas hóspedes que proporcionam essa formação em tal pressão e baixa temperatura. Logo, é utilizada uma substância líquida chamada ciclopentano, que substituirá o gás natural e irá proporcionar a formação do hidrato nestas novas condições. Dessa forma, este trabalho apresentou diferentes emulsões A/O, de acordo com a porcentagem de água, e reologia do hidrato formado para cada uma delas. / [en] A combination of geological and economic factors requires companies to produce oil and gas in fields with increasing water depths. It is often impractical to install a platform over the heads of the wells, so it is becoming common to transport oil and gas through underwater moorings that can be up to 145 km or more. Usually this means that the temperatures are low enough and the pressures high enough to make that environment into what we call a hydrate formation envelope and actions should be taken to avoid the hydrate plugs. As a result, the industry was forced to intensify its research into chemicals and systems that prevented the formation of the crystalline structure. One of these researches is the evaluation of a model fluid, A / O emulsion, analyzing its main characteristics and checking the rheological properties of the crystalline structure in formation. To make the search feasible, this hydrate is formed at atmospheric pressure using guest molecules that provide such formation at such pressure and low temperature. Therefore, a liquid substance called cyclopentane is used, which will replace the natural gas and will provide the formation of the hydrate under these new conditions. In this way, this work presented different A / O emulsions, according to the percentage of water, and rheology of the hydrate formed for each of them.

[pt] A indústria de Petróleo e Gás enfrenta desafios, particularmente a formação de hidratos em equipamentos submarinos, que podem bloquear válvulas de controle e colocar em risco a segurança e a produtividade. Os métodos atuais de remoção de hidratos são frequentemente subótimos devido aos altos custos, ao tempo de consumo e ao potencial dano ambiental. Este projeto está desenvolvendo uma ferramenta a laser de alta potência como uma solução alternativa para a remoção de hidratos, aproveitando a recente disponibilidade comercial de tais lasers. A ferramenta, projetada para ser operada por um Veículo Operado Remotamente (ROV) subaquático a profundidades de 600 m - 3500 m, é baseada em um laser de diodo azul de alta potência. Funciona transferindo calor para o hidrato, seja por absorção direta da radiação laser ou por condução de calor de partes adjacentes que absorvem a radiação. Dois protótipos foram projetados e construídos, equipados com lasers de 700 W e 1800 W, respectivamente. Esses protótipos consistem em cinco módulos: refrigeração, energia, principal, óptico e skid. Simulações e testes experimentais estão sendo conduzidos em um ambiente de laboratório para facilitar o avanço da ferramenta e garantir um design compacto e eficiente antes dos testes de campo. / [en] The Oil and Gas industry faces challenges, particularly the formation of hydrates on subsea equipment, which can block control valves and risk safety and productivity. Current hydrate removal methods are often suboptimal due to high costs, time consumption, and potential environmental damage. This project is developing a high-power laser tool as an alternative solution for hydrate removal, leveraging the recent commercial availability of such lasers. The tool, designed to be operated by an underwater Remotely Operated Vehicle (ROV) at depths of 600 m - 3500 m, is based on a high-power blue diode laser. It works by transferring heat to the hydrate either by direct absorption of the laser radiation or by heat conduction from adjacent parts absorbing the radiation. Two prototypes have been designed and constructed, equipped with 700 W and 1800 W lasers respectively. These prototypes consist of five modules: cooling, power, main, optical, and skid. Simulations and experimental tests are being conducted in a laboratory setting to facilitate the tool s advancement and ensure a compact and efficient design before field trials.