[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 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.