[pt] O interesse no monitoramento da integridade estrutural de risers flexíveis tem crescido significativamente nos últimos anos. Para dutos que já estão atingindo sua vida de projeto, sistemas de monitoramento podem fornecer alertas antecipados de possíveis falhas e também auxiliar o operador na programação de paradas para manutenção. Diferentes técnicas estão sendo testadas pelos operadores de dutos flexíveis tais como inspeção visual automatizada, monitoramento de vibrações e emissão acústica, além de técnicas baseadas em métodos eletromagnéticos. Algumas destas técnicas já estão sendo implementadas em unidades de exploração e produção marítimas no Brasil e em outros países. A presente contribuição aborda o monitoramento contínuo e em tempo real utilizando sensores a fibra óptica (Redes de Bragg) para detectar a ruptura dos arames nas armaduras de tração de risers flexíveis. Duas linhas são seguidas, monitoramento direto e monitoramento indireto. O monitoramento indireto consiste na instrumentação da capa polimérica do riser, de forma não intrusiva, e avalia possíveis alterações na mesma, causadas pelo rompimento dos arames. Para isso foi desenvolvido um transdutor, denominado Colar 3D, capaz de detectar variações no diâmetro externo, elongação e torção no duto. A técnica de monitoramento direto é denominada MODA (Monitoramento Óptico Direto nos Arames). Nesta técnica os arames são instrumentados individualmente com os sensores ópticos, que monitoram as tensões/deformações dos mesmos, assim, rompimentos de arames e comportamentos inesperados podem ser facilmente detectados. Resultados de ensaios em escala real mostraram que a probabilidade de detecção do monitoramento indireto aumenta significativamente quando o sistema é empregado em conjunto com outros tipos de monitoramento indireto. Os resultados de laboratório para o monitoramento direto apontaram alta sensibilidade e confiabilidade do sistema, que já foi instalado em três plataformas operadas pela Petrobra na Bacia de Campos. / [en] The interest in structural health monitoring of flexible risers has grown significantly in recent years. For ducts that are already reaching their design life, monitoring systems can provide early warnings of potential failures and also assist the operator in scheduling downtime. Different techniques are being tested by operators of flexible pipes such as automated visual inspection, vibration monitoring and acoustic emission, in addition to techniques based on electromagnetic methods. Some of these techniques are already being implemented in units of maritime exploration and production in Brazil and other countries. This contribution discusses the continuous monitoring and real-time using optical fiber sensors (FBGs) to detect the breaking of wires in the tensile armor of flexible risers. Two lines are followed, direct monitoring and indirect monitoring. The proposed indirect monitoring technique consists in the nonintrusive instrumentation of the riser’s polymeric outer sheath, which will provide strain signals that change due to the breaking of wires in the armor layer. For that, a transducer capable of detecting variations in the outer diameter, as well as stretching and twisting in the duct was developed. In the direct monitoring technique, all the wires in the external armor layer are individually instrumented with optical sensors that continuously monitor their strains, so that any disruptions of wires and unexpected behavior can be easily detected. Results of full scale laboratory tests showed that the probability of detection of indirect monitoring increases significantly when the system is used in conjunction with other types of indirect monitoring. The laboratory results for the direct monitoring showed high sensitivity and reliability of the system, which has already been installed in three oil rigs operated by Petrobras in the Campos Basin.

[pt] Esta dissertação visa apresentar e comparar metodologias utilizadas para estimar a taxa de corrosão a partir dos resultados obtidos em inspeção por pig instrumentado tendo em vista que este método de avaliação de integridade é um procedimento empregado por operadores de duto. Com esta finalidade foram analisadas e comparadas as metodologias mais adequadas para o cálculo da taxa de corrosão: Estimativa da Taxa de Corrosão baseada no Princípio de Atividade Local, Estimativa da Taxa de Corrosão baseada no Cálculo do Parâmetro (a), Estimativa da Taxa de Corrosão a partir do Intervalo de Confiança para a Média e Estimativa da Taxa de Corrosão a partir da Distribuição de Valor Extremo. Para cada um destes métodos foram empregados dados simulados e dados de inspeções de um duto existente, utilizando ou não o mapeamento de anomalias por tabela, a fim de conhecer e avaliar suas vantagens e limitações. Os resultados destas comparações mostraram que apenas no caso em que a taxa de corrosão é estimada partir do intervalo de confiança para a média, a correspondência entre as anomalias (mapeamento) registradas nas inspeções ILI é obrigatória. As demais metodologias podem ser aplicadas ao conjunto de anomalias mapeadas ou a todas perdas de metal informadas no relatório de inspeção ILI. Foi verificado também que os valores estimados para a taxa de corrosão quando é realizado o mapeamento das anomalias diferem das taxas de corrosão calculadas quando a comparação dos dados entre as inspeções não é efetuada. Embora tenha-se notado esta diferença foi observado que existe uma equivalência quando comparadas as taxas de corrosão de cada grupo. Ou seja, verifica-se uma correspondência entre os valores estimados por cada metodologia ao comparar apenas os resultados das anomalias mapeadas. O mesmo ocorre quando é efetuada a comparação entre valores da taxa de corrosão obtidos apenas pelos métodos em que o mapeamento das perdas de metal não foi realizado. Adicionalmente foi efetuada a comparação entre as principais normas e publicações de gerenciamento de integridade de dutos, como o ASME B31.8S, API 1160 e Muhlbauer. / [en] This work aims to present and compare methodologies used to estimate the corrosion rate from ILI inspection results once this integrity assessment is a procedure employed by pipeline operators. With this purpose the most appropriate methodologies for calculating the corrosion rate were analyzed and compared: Corrosion Rate Estimation based on the Principle of Local Corrosion Activity, Corrosion Rate Estimation based on the Parameter (a), Corrosion Rate Estimation from the Confidence Interval for Mean and Corrosion Rate Estimation from the Extreme Value Distribution. For each of these methods were employed simulated data and actual ILI inspection data, applying or not anomalies matching by table to identify and evaluate their advantages and limitations. The comparison has shown that the matching of the features is required only when the corrosion rate is estimated from the confidence interval methodology. The other methods can be applied to matched metal loss or all anomalies registered in ILI reported. Furthermore, it was observed that the estimated corrosion rate from the anomalies matching differ of calculated corrosion rate when matching of metal loss between ILI inspections is not done. Although this difference has been identified, it was observed an equivalence when the corrosion rates of each group were compared. In other words, there is a correspondence between the values estimated by each corrosion rate methodology when is used only the sample which represents the matched metal loss.The same occurs when the comparison is carried out between the corrosion rate values obtained only by methods where the defect mapping was not done.Moreover, a comparison between the main codes and publications for pipeline integrity management, as B31.8S ASME, API 1160 and Muhlbauer was done.

[pt] O presente trabalho analisa o impacto de uma mossa simples transversal na integridade estrutural de espécimes tubulares de paredes finas com dimensões e características semelhantes aos dutos usados para transporte de óleo e gás. O estudo da mossa simples envolveu as etapas de criação, recuperação elástica e avaliação da sua resistência estática e cíclica. A abordagem do problema fundamentou-se na análise de dados experimentais e na modelagem numérica por elementos finitos. Na análise por elementos finitos foram consideradas: não linearidade por contato, plasticidade, grandes deslocamentos e grandes deformações. Adicionalmente, foram feitas comparações entre os resultados e os procedimentos usados na indústria, de modo a avaliar criticamente eventuais diferenças e semelhanças entre estes. Como resultado, a avaliação da ruptura estática permitiu verificar a pouca influência de mossas, com a geometria estudada, na resistência à ruptura. Entretanto, os códigos de projeto estudados não aceitam mossas com profundidades e deformações menores que as estudadas. A avaliação de resistência cíclica permitiu verificar a influência deste tipo de dano na vida à fadiga. No final foi elaborada uma rotina simples, baseada em fundamentos teóricos, que permite quantificar a vida à fadiga de mossas, com características similares, a partir do seu fator de concentração de tensão. / [en] This work analyzes the impact of transverse plain dents in the structural integrity of thin-thickness pipe specimens with similar dimensions and properties than typical pipelines. The dent analyzes included the following topics: creation, burst and fatigue evaluation and elastic recuperation. The problem was based in the study of experimental data and numerical modeling by finite elements. The numerical modeling considered: non linearity by contact, plasticity, large displacement and large strain. Finally, comparisons were made between the results and the typical industry procedures, in order to identify eventual differences and similarities. The burst evaluation indicated the low influence of the studied plain dents in the burst resistance. Otherwise, the project standards do not accept dents with the depth and strain levels like those studied. The cyclic analyze verified the influence of this type of damage in the fatigue life. At the end of this study, a simple procedure was developed based in theoric fundamentals to quantify the fatigue life of plain dents, with similar characteristics studied above, using their intensity stress factor.

[pt] A manutenção não é mais vista apenas como uma geradora de custos para as empresas. Cresce a necessidade das empresas em redução de custos, aumento de disponibilidade e confiabilidade dos equipamentos e instalações, e é neste sentido que a manutenção tem se destacado, cada vez mais, como uma área fundamental para o sucesso das empresas que tem forte base industrial. No entanto, a manutenção teve uma grande evolução tecnológica, principalmente dentro dos conceitos da manutenção preditiva, onde se busca o desenvolvimento de novas técnicas para avaliação de integridade dos equipamentos, a sua condição de operação. A emissão acústica é uma destas técnicas. No presente trabalho utilizou-se o ensaio de tração para gerar estímulo estrutural em corpos de provas de aço ASTM A 516 / A 516 M-Grau 60 e gerar de sinais de emissão acústica. Durante os níveis de carregamentos em patamares previamente estabelecidos no procedimento experimental, os corpos de provas foram monitorados através do ensaio de emissão acústica, para a avaliação de sua integridade estrutural. Os resultados foram então digitalizados, armazenados e processados para posterior análise. Concluiu-se que é possível utilizar o ensaio de emissão acústica para avaliação de integridade estrutural dos equipamentos em serviço, sendo o mesmo capaz de perceber, detectar e localizar fontes ativas que possam comprometer a integridade estrutural do equipamento. Desta forma é possível programar uma intervenção da equipe de manutenção no equipamento, sem atingir um nível de danos que possam provocar sua parada e, conseqüentemente, do processo produtivo. / [en] Maintenance has not else been seen just as an expenses generator by worldwide companies. According to the importance it has taken on, new investments in technologies and tools were implemented. In companies, it increased the need of costs reduction, equipment and installation availability and reliability, and at this point, maintenance has stood out, each day more, as a fundamental area for success of those companies who have strong and large industrial bases. However, maintenance had a big technological improvement, mainly in predictive maintenance concepts, subject which always work in order to the development of new technologies and methodologies, and also new techniques for equipment integrity evaluation, on operational conditions. Therefore, in this Dissertation, tests were carried out in several specimen (ASTM A 516 / A 516 M - Grade 60 Steel), using tension test as loading conditions, to stimulate the specimen structurally, and consequently, the generation of acoustics emission signals. The specimen were monitored through acoustics emission tests, in each loading steps previously established, for their structural integrity evaluation. Than, the results were digitalized, stored and processed in the Acoustics Emission Equipment, for further analysis. All the results are presented as a graph, and also were studied, analyzed and compared. We can conclude that it is possible to use the acoustics emission test for structural integrity evaluation in equipment under working conditions, and it is capable to realize, detect and locate active sources, that can be compromising to the equipment structural integrity, and also capable of make possible an maintenance team intervention, without causing premature failures which provoke breakdowns.

[pt] A utilização de materiais compósitos de matriz polimérica em plataformas de petróleo é impulsionada pela necessidade de aumentar a vida útil dos componentes em ambientes corrosivos, contribuindo para uma menor demanda de manutenção e uma maior continuidade operacional. No entanto, estes materiais têm limitações quando são expostos a altas temperaturas e esta aplicação em navios e plataformas flutuantes está sujeita às regras das Sociedades Classificadoras. Um dos requisitos é a demonstração de que as grades em compósito retêm um nível significativo de integridade mecânica após exposição a temperaturas elevadas, típica de um incêndio. No Brasil, a aplicação de grades de piso em material compósito para plataformas de petróleo teve início em meados dos anos 90. Durante os primeiros anos, estas grades eram fornecidas com matriz de resina poliéster, pois, além de atender aos requisitos de desempenho da época, tinham um custo mais favorável. Atualmente, para convés aberto, onde pessoas podem permanecer como um refúgio seguro temporário ou estações de embarque de botes salva-vidas, os critérios de segurança das Sociedades Classificadoras são mais restritivos e apenas grades de piso em resina fenólica podem ser utilizadas. Este estudo tem como objetivo avaliar o comportamento mecânico de dois materiais compósitos após exposição a uma temperatura de 250 graus Celsius. O primeiro material consiste de um compósito de matriz poliéster isoftálica e o segundo de resina fenólica, ambos reforçados com fibra de vidro. Análise termogravimétrica foi aplicada para avaliar a estabilidade térmica dos s materiais. As microestruturas foram caracterizadas pelas técnicas de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Corpos de provas dos materiais como recebido e após degradação térmica foram submetidos a ensaios de flexão em três pontos. / [en] The use of non-metallic composites floor gratings in offshore platforms is driven by the need of increased component life in corrosive environments. As a result, these floor gratings contribute to a lower demand of maintenance and greater operational continuity. However, these composite materials have limitations when are exposed to high temperatures. The application of these floor gratings on ships and floating offshore platforms is subject to the acceptance of Classification Societies rules. One of the requirements is to demonstrate that the gratings retain a significant level of mechanical integrity during and after a high temperature exposure, as a fire scenario. In Brazil, in the mid - 90s, polyester resin was chosen as matrix for composite floor gratings. Nowadays, for open decks on oil exploration platforms where groups of people are likely to assemble such as temporary safe refuge or lifeboat embarkation area, due to more restrictive safety criteria as smoke density, gas toxicity and mechanical integrity in fires, only phenolic-based gratings are acceptable. This study aims to evaluate and compare the mechanical behavior of two composite materials after being exposed to a thermal degradation. One material consists of an isophthalic polyester resin and the other of a phenolic resin. Thermogravimetric analysis was applied to evaluate the thermal stability of materials. Evaluation of flexural mechanical properties of these composites, as received and after being exposed to 250 Celsius degrees, were performed. The microstructures of the two polymeric glass fiber-reinforced composites were characterized using optical microscopy and also by scanning electron microscopy.

[pt] Um dos principais mecanismos de falha em risers flexíveis é o rompimento de arames da armadura de tração. A experiência tem mostrado que esta classe de dano tende a surgir primariamente na parte emersa do riser, próximo à sua terminação. A ruptura dos arames ocorre de forma progressiva, podendo ser causada por diferentes processos, tais como corrosão pelo ingresso de fluido no espaço anular entre capa e armadura, desgaste excessivo associado com o contato e atrito entre arames adjacentes ou entre as diferentes camadas metálicas da armadura, ou mesmo a presença de níveis elevados de tensões produzidas pelos carregamentos mecânicos aos quais o riser é submetido durante a operação. O deterioramento progressivo pode dar origem a defeitos localizados que agem como concentradores de tensão e levam o arame à ruptura através de um processo de fadiga. O duto flexível é capaz de manter-se em operação mesmo com alguns dos arames de suas armaduras rompidos, porém uma sequencia de rupturas pode levar à ocorrência de vazamentos ou mesmo a falhas catastróficas. O monitoramento contínuo em tempo real é uma das principais alternativas para evitar que o dano progressivo nas armaduras do riser resulte em acidentes com severas consequências econômicas e ambientais. As técnicas de monitoramento da integridade de risers flexíveis podem ser classificadas como diretas, onde é possível identificar diretamente a existência de um dano/falha, ou indiretas, em que o sistema de sensoriamento registra indicações secundárias, possivelmente consequência da falha. Esta dissertação relata o desenvolvimento de um sistema de monitoramento baseado em vibrações. Trata-se de uma técnica indireta baseada em eventos, onde no momento da ruptura do arame um sinal de vibração, distinto tanto na frequência quanto na amplitude, é detectado por acelerômetros instalados na capa polimérica externa do riser. No trabalho, são apresentados resultados de quatro ensaios em escala real que demonstraram a viabilidade do sistema para um primeiro teste de campo. Estratégias de instrumentação dos dutos e as variações dos sinais detectados são apresentadas e discutidas. Os resultados mostraram que a resposta vibratória do sinal de ruptura apresenta características específicas, garantindo uma boa confiabilidade na detecção. Porém, em se tratando de uma técnica indireta, verifica-se que quando dois sistemas de monitoramento de naturezas complementares são empregados em conjunto, as probabilidades de detecção dos eventos de rupturas aumentam significativamente. / [en] The main failure in flexible risers is the disruption of the wires from the tensile armor layer. Experience has shown that this class of damage occurs primarily near to the top riser connector. The breaking of the wires occurs gradually and may be caused by different processes as corrosion by inflow of fluid in the annular space, excessive wear associated with the contact and friction between adjacent wires or between different riser layers. The progressive deterioration can lead to localized defects that act as stress concentrators and may break the wire from the tensile armor layer through a fatigue process. The flexible pipe is able to remain in operation even with some broken wires, but a sequence of ruptures can conduce to a catastrophic failure. Real time continuous monitoring is one of the main alternatives to prevent progressive wire damage results in an accident with severe economic and environmental consequences. This thesis describes the development of a monitoring system based on vibrations. This is an indirect technique based on events, where in the moment of the wire break, one vibration signal is registered. This signal can be distinguished both in frequency and amplitude and detected by accelerometers installed on the polymeric outer layer of the riser. We present results of four tests in real scale that demonstrated the viability of the system for an initial field test. Instrumentation strategies in riser and the variations of the signals detected are presented and discussed. The results showed that the vibrational signal has specific characteristics ensuring good detection reliability.

[pt] A presente dissertação pretende investigar na doutrina alemã dos séculos XIX e XX as origens e nuances do fenômeno da mutação constitucional, por intermédio das obras clássicas de Georg Jellinek, Hermann Heller e Konrad Hesse. Através deste exame, busca-se demonstrar a insuficiência do positivismo legalista alemão no tratamento das eventuais contradições entre a realidade e a letra da Constituição. Na transposição da temática para o horizonte brasileiro, por meio da análise dos fenômenos da constitucionalização do Direito, judicialização das relações políticas e sociais e neconstitucionalismo, almeja-se demonstrar o reforço institucional do Poder Judiciário resultante do contexto fático-normativo pós-Constituição de 1988. Esta proeminência judicial culmina em uma atuação ativista, que por vezes desborda os limites textuais da Lei Fundamental. Os votos dos Ministros Gilmar Ferreira Mendes e Eros Roberto Grau na Reclamação 4.335- 5/AC se impõem como modelo desta subversão. Nesta quadra, com fulcro na hermenêutica filosófica de Hans-Georg Gadamer se objetiva encontrar o instrumental teórico necessário para combater a discricionariedade e a arbitrariedade judicial, por intermédio da fixação de parâmetros, de limites hermenêuticos à mudança informal constitucional. Neste diapasão, em virtude da assunção do paradigma da intersubjetividade, próprio da hermenêutica filosófica e do Estado democrático de Direito, busca-se investir em uma concepção dialógica e intersubjetiva da mutação constitucional, onde todas as instâncias e a sociedade civil, por intermédio da interpretação, podem influir nos caminhos da mudança informal constitucional. / [en] This essay intends to investigate in the German doctrine of the nineteenth and twentieth centuries, the origins and nuances of the phenomenon of constitutional change, through the classic works of Georg Jellinek, Hermann Heller and Konrad Hesse. Through this review, we seek to demonstrate the inadequacy of the German legal positivism in the treatment of contradictions between reality and the letter of the Constitution. In translating the theme to the Brazilian context, by examining the phenomena of constitutionalization of the law, judicialization of political and social relation, neoconstitutionalism, we aim to demonstrate the institutional strengthening of the Judiciary as a result of the normative-factual context after the 1988 Constitution. This judicial prominence culminates in an activist judicial role, which sometimes overflows the bounds of the Constitution text. The votes of the Ministers Gilmar Ferreira Mendes and Eros Roberto Grau in the Complaint 4.335-5/AC impose themselves as a model of subversion. Nevertheless, with focus on philosophical hermeneutics of Hans- Georg Gadamer we intended to find the necessary theoretical tools to fight discretion and judicial arbitrariness, through the establishment of parameters, hermeneutical limits to constitutional change. Thus, due to the adoption of the paradigm of intersubjectivity proper of philosophical hermeneutics and the democratic rule of law, we seek to invest in an intersubjective and dialogical conception of constitutional change, where all instances and civil society, through interpretation, can influence the paths of informal constitutional change.

[pt] Neste trabalho apresenta-se um procedimento que envolve técnicas de inspeção baseada em risco (IBR) e adequação ao uso, baseados nas recomendações API 581 e 579 respectivamente, para gerenciar a integridade estrutural de equipamentos estáticos e tubulações sujeitos a perda de espessura por corrosão. O risco de falha de um equipamento é analisado de forma quantitativa através do cálculo da probabilidade de falha (PoF) e da conseqüência de falha (CoF). Uma visão geral da IBR e da análise de risco é introduzida e seus objetivos, vantagens e desvantagens são analisados. A deterioração da parede metálica de equipamentos sujeitos à corrosão causa um aumento da PoF ao longo do tempo. Esse aumento da PoF depende da taxa de dano, da qualidade da previsão da taxa e ainda da eficiência dos métodos de inspeção usados para detectar e quantificar essa taxa. A falha de um equipamento pode resultar em conseqüências tais como danos aos equipamentos vizinhos, danos às pessoas, parada e perda de produção, contaminação do meio ambiente e danos à imagem da empresa. Com base nesse procedimento, desenvolveu-se um programa para o gerenciamento da integridade de equipamentos. Com o programa é possível estabelecer um plano de inspeção para o equipamento, levando-se em conta a eficiência dos métodos de inspeção, com o objetivo de manter o equipamento abaixo de um risco de falha, dado como admissível. Apresenta-se então, um exemplo de aplicação no qual um vaso separador de óleo e gás está sujeito à corrosão interna e corrosão externa. A PoF e a CoF do equipamento são calculadas de forma quantitativa. Um plano para realização de inspeções é proposto, sempre se respeitando os prazos máximos estabelecidos pela NR-13, considerando-se a eficiência da inspeção (interna, externa e teste hidrostático) adequada para detecção e acompanhamento do mecanismo de dano (corrosão interna e corrosão externa atmosférica) atuante no vaso. Verifica-se então que com o plano proposto, consegue- se controlar o risco de falha, possibilitando assim um melhor aproveitamento dos recursos de inspeção. É verificado também se o vaso, na época da inspeção, estará adequado ao uso nas condições de operação estabelecidas. / [en] This dissertation deals with the general concepts of risk and risk based inspection (RBI) and presents a procedure that integrates risk based inspection and fitnessfor- service tools as presented in API 581 and API 579 respectively, to manage the structural integrity of static equipments and piping subjected to a corrosion mechanism. Risk of failure is quantitatively assessed by calculating the product of probability of failure (PoF) and consequence of failure (CoF). Equipment deterioration leads to an increase of PoF along time, which is dependent on damage rate, confidence on rate prediction, and inspection tools effectiveness in detecting and quantifying the damage. The equipment failure may result in some consequences outcomes such as safety and health impact; production losses; maintenance and reconstruction cost; and environmental impact. A computer program to manage the equipment integrity was developed based on the RBI procedure. It allows to design and optimize an inspection plan for the equipment, taking in the consideration the amount of inspection activity and its effectiveness, while maintaining risk under a tolerable level. An application example is developed for an oil and gas separator which is subjected to internal and external corrosion. PoF and CoF are calculated quantitatively. The inspection plan proposed follows the Brazilian regulation concerned to boilers and pressure vessels (NR-13) in what refers to the maximum inspection intervals, considering the inspection effectiveness (external, internal and hydrostatic test) used to detect and evaluate the damage mechanism. It is showed that the proposed inspection plan will maintain the risk of a failure under a certain tolerable level and will provide better application of inspection resources.

[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] A teoria da termoporoelasticidade tem sido amplamente discutida e apresentada em diversos estudos de estabilidade de poço. O gradiente de quebra, definido como a pressão necessária para iniciar a propagação de uma fratura, é afetado fortemente pela temperatura. Em casos de perfuração, por exemplo, um esfriamento devido a circulação de fluido pode induzir perdas para formação. Este trabalho propõe investigar a influência da variação da temperatura no gradiente de quebra em cenários de alívio de pressão de anulares confinados (APB) durante a produção do poço e shut-in pós blowout. Em projetos de poços, para mitigar o efeito de APB, é utilizado o gradiente de fratura, correspondendo ao gradiente de tensão horizontal mínima ou gradiente de absorção. Porém, o gradiente de início da propagação é maior que estes e pode ser ainda potencializado pelo aumento da temperatura, o que pode levar a um subdimensionamento do poço e a uma eventual falha de integridade. Adicionalmente, é avaliado o gradiente de quebra numa situação de descontrole de poço (blowout) e a capacidade da rocha resistir ao shut-in. Para cumprir tais objetivos foram criados modelos geomecânicos 1D e realizadas simulações temo-hidráulicas de três poços. Foi desenvolvida uma planilha de cálculo em Mathcad® que incorporasse o efeito termoporoelástico na determinação do gradiente de quebra. Como resultado foram encontradas variações de até 16 por cento no valor do gradiente de quebra. Para os poços analisados essas variações imporam reduções significativas nos fatores de segurança nos dimensionamentos do poços. / [en] The theory of thermoporoelasticity has been widely discussed and presented invarious wellbore stability works. The breakdown gradient, defined as the pressurerequired to initiate fracture propagation, is strongly affected by temperature. In drillingscenarios, for example, cooling due to fluid circulation can induce losses to theformation. This work aims to investigate the influence of temperature variation on thebreakdown gradient in confined annular pressure build-up (APB) scenarios during wellproduction and containment. In well projects, to mitigate APB effects, the fracturegradient is used, corresponding to the minimum horizontal stress gradient or absorptiongradient. However, the initiation gradient is higher than these and can be furtherenhanced by temperature increase, which may lead to underdesigning of the well andeventual integrity failure. Additionally, the breakdown gradient is evaluated in ablowout situation and the rock s formation ability to withstand shut-in. To achieve theseobjectives, 1D geomechanical models were created and thermo-hydraulic simulationsof three wells were performed. A Mathcad® calculation spreadsheet was developed toincorporate the thermo-poroelastic effect in determining the breakdown gradient. As aresult, variations of up to 16 percent were found in the value of the breakdown gradient. Forthe analyzed wells, these variations imposed a significant redution in the well designsafety factors.