Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-06-20T11:40:33Z No. of bitstreams: 1 brunogomesdemenezes.pdf: 870802 bytes, checksum: e714a77746133b980e5ec0539a1b7bf8 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-29T12:33:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 brunogomesdemenezes.pdf: 870802 bytes, checksum: e714a77746133b980e5ec0539a1b7bf8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-29T12:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 brunogomesdemenezes.pdf: 870802 bytes, checksum: e714a77746133b980e5ec0539a1b7bf8 (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nascentes são conhecidas como ecossistemas relativamente estáveis e caracterizadas por condições ambientais específicas que as diferem de todo os outros ambientes aquáticos. São constituídas por três grandes ecótonos que ocorrem na interface entre a água superficial, subterrânea e o ecossistema terrestre, resultando em uma série de micro-habitats que sustentam uma alta riqueza de espécies. Nascentes representam um local ideal para examinar as relações entre as comunidades faunísticas e os parâmetros ambientais que influenciam sua distribuição, porém a compreensão dessas relações ainda são pouco entendidas. Estudos da fauna das nascentes de regiões tropicais ainda são escassos, estando à maioria concentrados em regiões temperadas e alpinas. O objetivo desse trabalho foi examinar as influências das variáveis ambientais e espaciais sobre a distribuição da fauna bentônica, avaliando também a complexidade de habitat representada pelos três tipos de nascentes (helocreno, limnocreno e rheocreno) sobre a composição das assembleias de macroinvertebrados. Foram obtidas três amostras compostas de substrato (pedra, areia e folhiço) em vinte e uma nascentes de três Unidades de Conservação do estado de Minas Gerais, Brasil. Um total de 19.373 espécimes foram identificados e o grupo dos insetos apresentaram maior abundância em relação aos não insetos. Os resultados da análise de redundância parcial mostraram que tantos as variáveis ambientais, quanto as variáveis espaciais foram essenciais para a estruturação da fauna bentônica das nascentes estudadas. A composição da fauna bentônica também diferiu entre as nascentes Rheocreno, Helocreno e Limnocreno e entre as unidades de conservação. A heterogeneidade de micro-habitats presente nos diferentes tipos de nascentes exerce forte influência na estruturação da fauna de macroinvertebrados, resultando em uma fauna diversa. Conclui-se que as variáveis ambientais e espaciais são de grande importância para a estruturação da fauna juntamente com a variedade de micro-habitats presente nos diferentes tipos de nascentes e a sua preservação torna-se essencial, pois a perda de qualquer um desses habitats pode afetar a biodiversidade regional. / Springs are known as relatively stable ecosystems characterized by specific environmental conditions that differ them from all other aquatic environments. They are constituted by three large ecotones that occur at the interface between surface water, groundwater and the terrestrial ecosystem, resulting in a series of micro-habitats that sustain a high species richness. Springs are an ideal place to examine the relationships between faunistic communities and the environmental parameters that influence their distribution, but the understanding of these relationships is still poorly known. Studies of the fauna of the springs of tropical regions are still sparse, being mostly concentrated in temperate and alpine zones. The objective of this work was to examine the influence of environmental and spatial variables on the distribution of benthic fauna, also evaluating the habitat complexity represented by the three types of springs (Helocrene, Limnocrene and Rheocrene) on the composition of macroinvertebrate assemblages. Three samples composed of substrate (stone, sand and foliage) were obtained in twenty one springs of three Conservation Units of the state of Minas Gerais, Brazil. A total of 19.373 specimens were identified and the group of insects showed more abundance in relation to non-insects. The results of the partial redundancy analysis showed that both environmental variables and spatial variables were essential for structuring the benthic fauna of the springs studied. The composition of the benthic fauna also differed between the Rheocrene, Helocrene and Limnocrene springs and between the conservation units. The heterogeneity of micro-habitats present in the different types of springs exerts a strong influence on the structure of macroinvertebrate fauna, resulting in a diverse fauna. It is concluded that the environmental and spatial variables are of great importance for the structuring of the fauna jointly with the variety of micro-habitats present in the different types of springs and their preservation becomes essential, because the loss of any of these habitats can affect regional biodiversity.

[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.

Orientador: Amauri Hassui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T12:29:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_LuisAntonio_M.pdf: 7325377 bytes, checksum: 3508593610f7af7aa2e9b0fb82eac784 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O fresamento consiste em um processo de usinagem no qual a peça a ser usinada é efetua os movimentos de avanço contra uma ferramenta cilíndrica rotativa com várias arestas de corte. No processo de fresamento o corte é considerado crítico, pois neste momento as variações de temperatura e força resultam em danos nas superfícies das peças, podendo comprometer o seu desempenho. Com isso, vários estudos buscam alternativas que visam explicar as ocorrências desses defeitos. Esse campo é conhecido também como Integridade Superficial. Este trabalho tem por objetivo avaliar as influências das condições de usinagem na integridade de superficial do aço inoxidável 15-5PH. Para isso foram feitos ensaios de fresamento utilizando fresa de facear com pastilhas redondas, geometria neutra e positiva, novas e em fim de vida. O fresamento foi discordante, com dois níveis de avanço por dente (fz = 0,15 e 0,25 mm/dente) e dois de velocidade de corte (vc = 170 e 195 m/min). Posteriormente foi avaliada a rugosidade 3D, dureza e feita a microscopia eletrônica da superfície e subsuperfície da peça usinada. Os resultados obtidos demonstram que utilizando uma ferramenta da classe (M40), com a geometria M-MM (positiva) com cobertura de MTCVD, obteve-se uma rugosidade melhor que a (M25). Foi possível também evidenciar os defeitos gerados na superfície usinada com a utilização do (MEV), microcavidades, sulcos gerados por microcavacos, repasse da ferramenta e resto de material / Abstract: Milling is a machining process in which the workpiece makes feed movements against a rotating cylindrical tool with multiple cutting edges. In the milling process the cut is considered critical because at this time the temperature and force variations result in damage to the surfaces of the workpiece, which can compromise their performance. Consequently, several studies aim to explain the occurrences of failures. This field is also known as Surface Integrity. This work aims to evaluate the influence of machining conditions on the surface integrity of stainless steel 15-5PH. In order to do so, milling tests were carried on using face mills with round inserts, neutral and positive geometry (new and in the end of tool life). Up milling condition along with two levels of feed per tooth (fz = 0.15 and 0.25 mm/tooth) and two cutting speeds (vc = 170 and 195 m/min). Later, the 3D roughness and hardness were evaluated and scanning electron microscopy (SEM) was carried on the workpiece¿s surface and subsurface. The results obtained show that using (M40) class tool, and M-MM geometry (positive) with MTCVD coating provided a better surface finish than the (M25) class tool. Using the (SEM), it was also possible to highlight the defects generated in the machined surface such as microcavities, grooves generated by microchips, tool backcutting and the remaining material / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

[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.

[pt] Em face à crescente demanda por petróleo e gás e ao alto custo nos processos de exploração e explotação, é imprescindível que se garanta a segurança e a integridade das estruturas pertencentes ao poço. Neste contexto, existem reservatórios localizados em rochas pouco consolidadas ou com cimentação incompleta que presenciam um fo-nômeno conhecido como produção de sólidos, o qual consiste na desagregação de par-ticulas que ao serem carrcadas junto ao fluido de produção podem gerar problemas como a erosão de equipamentos e o entupimento do poço. Com o intuito de mitigar estes problemas é usual que se adotem técnicas de controle mocânicas, que fazem uso de estruturas filtrantes compostas por telas de aço e pacotes granulares. Essas estruturas têm o objetivo de impedir que as particulas produzidas adentrem no poço. O presente trabalho busca compreender o comportamento e a integridade de filtros de areia em situações de campo. Para isso, foi desenvolvida uma metodologia de modelagem numérica que incorpora a interação rocha - filtro. O modelo foi aplicado a um ensaio efetuado em célula cúbica, onde os resultados foram comparados a fim de avaliar se as considerações adotadas estavam de acordo com a realidade. Como resposta desta análise percebeu-se que as propriedades do pacote granular não possuem um valor definido na literatura e que seria necessário efetuar uma calibração de acordo com as caracteris-ticas do material. A calibração mostrou que o pacote granular tem um comportamento não-linear anisotrópico e gerou um conjunto de propriedades que levam a resultados em concordância com o ensaio. Por fim, foi simulado um poço em atividade com de-pleção, em que foram assumidas uma hipótese de propriedades para o pacote granular e três condições de interfaces entre os componentes, onde foi possível avaliar como essas considerações interferem na integridade mecânica das telas filtrantes e do conjunto de completação do poço. / [en] Due the growing demand for oil and gas and the high cost of exploration and exploitation processes, it is essential to guarantee the safety and the integrity of completion structures that compose a well. In this context, there are reservoir located in poorly consolidated or with incomplete cementation rocks, that experience a phenomenon known as Solid Production which consists in the desegregation of rock particle, that when carried with the production fluid can generate problems as equipment erosion and well plugging. In order to mitigate these problems, it is usual toadopt mechanical control techniques, with the use of sand control equipment as sand screen and gravel pack. These structures are intended to prevent the particles produced from entering the well. The present work seeks to understand the behavior and the mechanical integrity of sand control structures in field situations. With this purpose, a numerical modeling methodology was developed and incorporates the rock-screen interaction. The model was applied to a cubic cell test, where the results were compared in order to evaluate if the considerations were in accordance with reality. As a response to this analysis, it was noticed that the properties of the gravel pack do not have a literature defined value, and that it would be necessary to calibrate they properties in accordance to the characteristies of the material. The calibration showed that the gravel pack has an anisotropic non-linear behavior and, with this assumption, was generated a set of properties that lead to results in agreement with the test. Finally, an active well with depletion was simulated, where one hypothesis was assumed for gravel pack properties and three interface condition between the components were evaluate, as well as the mechanical integrity of the sand screen and the completion structures.