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SUBDIRECCIÓN DE LA UNIDAD DE PERFORACIÓN Y MANTENIMIENTO DE POZOS

EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA PROFUNDIDAS DE ASENTAMIENTO DE TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO

CLAVE :223-21710-DI-211-0003

GERENCIA DE ESTRATEGIAS DE INGENIERÍA Y DISEÑO

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HOJA DE AUTORIZACIÓN

PROPONE:

CONFORME:

M.I. PLÁCIDO GERARDO REYES REZA SUBGERENTE INGENIERÍA DE PERFORACIÓN

M.I. JUAN ALFREDO RIOS JIMÉNEZ GERENTE DE ESTRATEGIAS DE INGENIERÍA

AUTORIZA:

__________________________________ ING. RICARDO PALOMO MARTÍNEZ SUBDIRECTOR DE LA UPMP

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GRUPO DE TRABAJO En la revisión y actualización de este procedimiento participó personal de SEDE y División Marina, del Elemento 11 “Tecnología del Proceso” del SIASPA; que a continuación se enlista:

Ing. Jorge Alberto Mancilla Castillo

Subgerencia de Ingeniería de Perforación, Sede

Dr. Carlos Pérez Téllez

Subgerencia de Ingeniería de Terminación y Mantenimiento, Sede

Ing. Víctor Hernández Prieto

Subgerencia de Ingeniería de Perforación, Sede

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TABLA DE CONTENIDO

1. OBJETIVO

PÁGINA 5

2. ÁMBITO DE APLICACIÓN, ALCANCE Y RESPONSABILIDADES

5

3. REVISIÓN Y ACTUALIZACIÓN

5

4. MARCO NORMATIVO

6

5. DEFINICIONES

6

6. DESARROLLO

7

7. DIAGRAMA DE FLUJO

25

8. ANEXOS

29

9. CONTROL DE ACTUALIZACIÓN DEL PROCEDIMIENTO

30

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MANUAL DE PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA PROFUNDIDAD DE ASENTAMIENTO DE TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO 1. OBJETIVO Establecer la secuencia de actividades de diseño que deberán seguirse para determinar la profundidad de asentamiento y para diseñar las tuberías de revestimiento que puedan resistir las cargas impuestas durante la perforación, terminación y reparación del pozo al mínimo costo. POLÍTICAS 

Cuidar que la longitud de traslape entre una tubería corta y la anterior TR garantice la hermeticidad de las TRs, sin que afecte las zonas de interés.



Considerar la columna geológica esperada en el asentamiento de las tuberías de revestimiento.



Vigilar que la diferencial de presión entre cada asentamiento de TR no implique un riesgo para pegaduras por presión diferencial.

2. ÁMBITO DE APLICACIÓN, ALCANCE Y RESPONSABILIDADES Este documento es de observancia general y obligatoria para toda la UPMP. Aplicará a todas las Áreas de Diseño de las diferentes Divisiones, Unidades Operativas y Sectores Operativos que integran la UPMP. 3. REVISIÓN Y ACTUALIZACIÓN Las sugerencias para la revisión y actualización de este documento deben ser enviadas a la Gerencia de Ingeniería a la siguiente dirección: Edificio Pirámide piso 8, Avenida Adolfo Ruiz Cortínez No. 1202, C.P. 86030, Villahermosa Tabasco, la cual realizará la actualización de acuerdo a la procedencia de la misma. Cualquier organización o grupo de trabajo de PEMEX Exploración y Producción que sea usuario de este documento podrá sugerir y recomendar modificaciones y/o actualizaciones del mismo, de acuerdo a lo indicado en el párrafo anterior.

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Este documento se revisará y actualizará cada cinco años o antes si las sugerencias o recomendaciones de cambio lo justifican. 4. MARCO NORMATIVO   

Reglamento de trabajos petroleros. Procedimiento para elaborar procedimientos del SIASPA en PEP, Clave 200-23040-OP-109-0001, Junio 2001, Versión Segunda. Guía de Diseño de Asentamiento y Diseño de TRs.

5. DEFINICIONES Tubo conductor.- Su objetivo es aislar acuíferos superficiales y tener un medio para la circulación del fluido de perforación. Tubería superficial.- Tiene como objetivo aislar acuíferos superficiales e instalar conexiones superficiales de control. Tubería intermedia.- Se cementa en la cima de la zona de presión anormalmente alta, para que en caso de ser necesario, se cambie la base del lodo de perforación y se incremente la densidad del mismo. Cuando las zonas de presión anormal se extienden en profundidad, o se presentan intercalaciones de zonas de alta y baja presión, será necesario emplear más de una tubería intermedia. Tubería de explotación.- Permite la explotación selectiva de los intervalos que presenten las mejores características

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6. DESARROLLO

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES

Este procedimiento se ha dividido en dos partes: Determinación de Profundidades de Asentamiento, y Diseño de Tuberías de Revestimiento. Cada una con su correspondiente desarrollo y su Diagrama de Flujo respectivo. En este apartado se describe el procedimiento para el asentamiento de tuberías de revestimiento. 6.1 Recopilar e integrar información básica del pozo a diseñar:  Coordenadas UTM de localización (X, Y)  Columna Geológica Esperada (Nombre, Edad, Litología, Estratigrafía, Espesor)  Sección Estructural de la localización  Profundidad total vertical y desarrollada, programadas.  Trayectoria Planeada (inclinación, azimut, PTV, PTD)  Propiedades de la formación. Presión de poro, presión de fractura, ubicación de zonas de sal, zonas de gas somero, zonas con aportación de agua.  Asentamientos Reales de Pozos de Correlación. Con esta información se procede a su Integración, en el Formato 1. Esta integración consistirá básicamente en: definir la profundidad objetivo del pozo, el diámetro de la TR de producción, la columna geológica esperada, y la posible presencia de estratos salinos, zonas de lutitas hidratables y/o deleznables, acuíferos, estratos con H2S o CO2, zonas depresionadas, fallas, zonas de alta presión, formaciones no consolidadas, formaciones altamente fracturadas o vugulares, formaciones con aportación de agua, etc.

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES

6.2 Graficación de parámetros Con esta información disponible, se procede a generar un gráfico de gradientes de densidad equivalente de la presión de poro y de fractura (en gr/cc) vs. Profundidad (m). A los valores de la presión de poro y fractura se les deberá afectar por un margen de control que considere los efectos de viaje de la tubería (pistoneo y succión) y la posible ocurrencia de un brote (ver Figura 2). El rango de valores que se maneja para estos márgenes se explica más adelante.

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES

FORMAS

POZO : NOMBRE EQUIPO/PLATAFORMA: NÚMERO EXPLORACION YPRODUCCION (METROS VERTICALES BAJO MESA ROTARIA)

POZO(S) CORRELACIÓN MESA ROTARIA NIVEL DEL MAR

EMR-NM=25 TIRANTE DE AGUA=670 M

PREDICCIÓN DE GEOPRESIONES

1

1.5

2

2.5

0 RECIENTE PLEISTOCENO

500 T.C. 30" @ 785 mv

COLUMNA GELÓGICA ESPERADA

695

PLIOCENO

1000 TR Superficial

T.R. 20" @ 1300 mv

T.R. 13 3/8" @ 1547 mv

1500

TR Intermedia

MIOCEN

2000 MPf

OLIGOCENO

2500

EOCE NO

2625

PALEOCENO

2925

MPp

3000

BTPK S

3500

JST JSK

4000 TR 7 5/8" @ 4375 m

242 5

TR Intermedia 1

Grad. P. Poro

B.L. 95/8" TR 92900 5/8" mv @ 3047 mv

2025

Grad. Fractura

PT

4500 PPoro GFractura PPoro c/M Gfrac c/M Asentamientos

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES Predicción de Geopresiones

1

1.5

2

2.5

0

500

1000

1500

2000

2500 MPf

Grad. Fractura

3000

3500 Grad. P. Poro

MPp

4000

4500

PPoro

GFractura

PPoro c/M

Gfrac c/M

Figura 2.- Graficación de Parámetros para Determinación de Asentamiento de TR’s

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES

6.2.1 Márgenes de Control sobre la Presión de Poro (MPp) El margen de control sobre la presión de poro estará conformado por la suma del margen de viaje y un factor de seguridad, dando como resultando valores entre 0.05 a 0.10 gr/cc sobre el gradiente de presión de poro. El valor a utilizar es de 0.05 gr/cc.

Margen sobre la Pp Viaje Seguridad Total

Valor recomendado [gr/cc] 0.030 0.025 0.055

6.2.2 Margen de Control sobre la Presión de Fractura (MPf) Así mismo, se debe utilizar un margen de fractura por efecto de empuje durante la introducción de tuberías o en el caso del control de un brote, por lo que se debe reducir al gradiente de fractura pronosticado en el rango del margen de viaje (0.024 a 0.060 gr/cc). Este valor puede ser obtenido para cada área en particular de pozos de correlación donde se hayan realizado operaciones de control de brotes, es decir, la densidad del fluido para controlar el brote menos la densidad del fluido de perforación antes de que ocurriera el brote. El valor a emplear es de 0.030 gr/cc.

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES

Margen sobre la Pf Viaje Total

Valor recomendado [gr/cc] 0.030 0.030

6.2.3 Margen por efecto de presión diferencial La presión diferencial se define como la diferencia entre la presión hidrostática del fluido de control y la presión de formación, a cierta profundidad. Se deben obtener dos rangos, uno para la zona de transición (normal a anormal) y otro para la zona de presión anormal. Se pueden utilizar valores de acuerdo con la experiencia en cada área en particular. Además, existen valores generales reportados en la literatura sobre la cantidad de presión diferencial que puede tolerarse sin que ocurran pegaduras de tuberías, los cuales están entre: Zonas de transición (normal a anormal) 2,000-2,300 lb/pg2 (140 y 160 kg/cm2) Zonas de presión anormal 3,000-3,300 lb/pg2 (210 y 230 kg/cm2 ). Como se mencionó previamente, una vez determinados los gradientes de poro y fractura y los márgenes de control, la determinación de las profundidades de asentamiento se realiza desde la profundidad total programada hacia arriba.

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6.3 Asentamiento de la Tubería de Explotación Aunque generalmente la tubería de explotación se asienta hasta la profundidad total programada, se debe considerar que la premisa es ubicarla a la profundidad donde se permita la explotación del o los intervalos definidos. 6.4 Asentamiento de Tubería Intermedia Se grafica la presión de formación más su margen de control, y la presión de fractura, menos su margen respectivo, (todos expresados en gradiente de densidad de lodo equivalente) contra la profundidad (Figura 2). A partir del máximo valor de densidad a utilizar en el fondo del pozo, se proyecta una línea vertical hasta interceptar la curva del gradiente de fractura afectado por su margen de seguridad. La profundidad de esta intersección definirá el asentamiento de la tubería intermedia más profunda (Ver Figura 3). 6.4.1 Verificar Asentamiento por Litología y Pozos de Correlación Es necesario comparar la profundidad determinada, de cada tubería de revestimiento, con los asentamientos reales de pozos de correlación, para analizar las posibles diferencias. Así mismo debe revisarse la litología esperada a la profundidad determinada, para evitar que el asentamiento propuesto coincida con zonas deleznables, arenas, zonas posibles de flujo de gas, o agua, etc., que pongan en riesgo la estabilidad del pozo, y/o la integridad de la zapata, al perforar la siguiente etapa.

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES Predicción de Geopresiones

1

1.5

2

FORMAS

2.5

0

500

1000

1500

TR Interm edia 2

2000

2500

MPf

Grad. Fractura

3000

TR Interm edia 1

3500 Grad. P. Poro

MPp

4000

4500 PPoro

GFractura

PPoro c/M

Gfrac c/M

Asentamientos

Figura 3.- Asentamiento de Tubería(s) Intermedia(s)

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES

6.4.1.1 Corrección de Profundidad por Litología Para este caso se utiliza el registro de rayos gamma y se grafica comparando, junto con los asentamientos de pozos de correlación, el o los asentamientos propuestos; tal y como se muestra en la Figura 4. 6.4.1.2 Determinación de Profundidad Ajustada por Litología En caso de que sea necesario corregir la profundidad de asentamiento propuesta, se deberá aumentar la profundidad de la tubería, hasta cubrir zonas riesgosas, como las descritas anteriormente. 6.4.2 Asentamiento de Tuberías Intermedias Adicionales En función de la profundidad total del pozo y del comportamiento de las geopresiones pronosticado, se podrá requerir de tuberías intermedias adicionales; por lo que a partir de la profundidad de asentamiento anterior, se procederá de la misma manera, tal y como se describió en el punto 6.4. Esto, hasta alcanzar la profundidad de asentamiento de la tubería superficial, cuyo proceso se describe en el punto 6.5. Para cada asentamiento de tubería intermedia, será necesario revisar el margen por presión diferencial para asegurar que no se exponga al pozo a un riesgo de pegadura por presión diferencial

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES

Bolontiku 1

Pozo 1

Rayos Gamma

0

Pozo 2 30”

200

FORMAS

Asentamientos Propuestos

30”

30”

400 600 800

20”

20”

20”

1000 1200 1400

13-3/8”

1600

13-3/8”

1800

13-3/8”

Profundidad (m)

2000

11-7/8”

2200 2400 2600

9-5/8”

2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

9-5/8”

4200

Bna. 12-1/4”

7”

4400 4600

7”

4800 5000 5200

5”

5”

5400 0

50

100

150

200

GR (API°)

Figura 4.- Verificación de Asentamiento(s) por Litología y Pozos de Correlación

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES

6.4.3 Corrección por Presión Diferencial Una vez que las profundidades de asentamiento de las tuberías intermedias han sido establecidas, se deberán tomar en cuenta los problemas de pegadura por presión diferencial, para determinar si la sarta de tubería de revestimiento pudiera pegarse cuando sea introducida al pozo. Para esto, se evalúa la máxima presión diferencial que se puede presentar con el arreglo seleccionado. Esta revisión deberá hacerse desde la tubería más superficial (Figura 3. TR Intermedia 2) hasta la más profunda (Figura 3. TR Intermedia 1). La presión diferencial ( p , en kg/cm2) a cualquier profundidad (Di en m), se obtiene con la siguiente ecuación: p 

 fin   inicio * Di 10

Donde  fin

(1)

es la densidad del fluido de control a la

profundidad final de la T.R. que se esta revisando, y  inicio la densidad del fluido de control a la profundidad del asentamiento o etapa anterior, en (gr/cc). 6.4.3.1 La condición que deberá cumplirse es: 

Para el asentamiento de la TR Intermedia 1 (Figura 3), en la zona de presión anormalmente alta :

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DEPENDENCIAS

DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES



FORMAS

p lim<210 kg/cm2 Para el asentamiento de la TR Intermedia 2 (Figura 3), en la zona de presión normal, o de transición:

p lim<140 kg/cm2 6.4.3.2 En caso de no cumplir alguna de estas condiciones se deberá corregir la profundidad de asentamiento de la tubería intermedia, por medio de la siguiente expresión:

 fin corr 

plim *10   inicio Di

(2)

La densidad del lodo,  fin corr puede emplearse para localizar la profundidad donde existe esta presión diferencial, con lo que se define como la nueva profundidad de asentamiento de la TR intermedia. 6.5 Asentamiento de Tubería Superficial Para este caso es necesario considerar el concepto de la tolerancia al brote, en el cual se compara la curva del gradiente de presión de fractura con la presión generada en el pozo durante el control de un brote (ver Figura 5).

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES

En este caso el objetivo es seleccionar la profundidad de asentamiento que evite un brote subterráneo, por lo cual es necesario determinar una profundidad a la cual la formación tenga la capacidad suficiente para soportar las presiones impuestas por un brote. El proceso a seguir es el siguiente:

6.5.1 Suponer una profundidad de asentamiento (Di). 6.5.2 Evaluar efecto de supuesta, calcular gradiente, impuesta brote, en (gr/cc)), ecuación : D E b    * I fc  Gf mc  Di 

brote. Con la profundidad la presión, expresada en por un brote (Eb, efecto de por medio de la siguiente

(3)

Donde Ifc es el incremento en el fluido de perforación para controlar el brote en unidades de densidad equivalente, normalmente igual a 0.06 gr/cc, Gfmc es el gradiente de presión de formación afectado por el margen de control, (gr/cc), Di la profundidad de interés y D la profundidad de la siguiente etapa de perforación, en (m). Determinar el gradiente de fractura para la profundidad seleccionada, Gfrac.

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES Predicción de Geopresiones

1

1.5

2

FORMAS

2.5

0

500

1000 TR Supe rficial 1500

TR Inte rm e dia 2

2000

2500

MPf

Grad. Fractura

3000

TR Inte rm e dia 1

3500 Grad. P. Poro

MPp

4000

4500 PPoro

GFractura

PPoro c/M

Gf rac c/M

Asentamientos

Ef ecto Brote

Figura 5.- Asentamiento de Tubería Superficial

6.5.3 Comparar Eb con Gfrac, expresados en densidad equivalente.

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES

6.5.4 Si los valores coinciden, entonces la profundidad supuesta es la profundidad mínima para el asentamiento de la TR superficial. En caso de que no coincidan estos valores, se debe suponer otra profundidad y repetir el proceso, desde el punto 6.5.1, hasta que coincidan los valores de Eb y Gfrac. 6.5.5 Verificar Asentamiento por Litología y Pozos de Correlación De igual manera, que para la tubería intermedia, es necesario comparar la profundidad determinada, con los asentamientos reales de pozos de correlación, para analizar las posibles diferencias. Así mismo debe revisarse la litología esperada a la profundidad determinada, para evitar que el asentamiento propuesto coincida con zonas deleznables, arenas, zonas posibles de flujo de gas, o agua, etc., que pongan en riesgo la estabilidad del pozo, y/o la integridad de la zapata, al perforar la siguiente etapa (ver Figura 4) 6.5.5.1 Para este caso se utiliza el registro de rayos gamma y se grafica comparando los asentamientos de pozos de correlación. 6.5.5.2 En caso de que sea necesario corregir la profundidad de asentamiento propuesta, se deberá aumentar la profundidad de la tubería, hasta cubrir zonas riesgosas, como las descritas anteriormente. 6.6 Graficación y tabulación de Asentamientos Finalmente se procede a graficar y tabular las profundidades de Asentamiento definitivos, de acuerdo al formato que se muestra en la Figura 6.

FORMAS

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES

FORMAS

POZO : NOMBRE EQUIPO/PLATAFORMA: NÚMERO

E X P L O R A C IO N Y P R O D U C C IO N

(METROS VERTICALES BAJO MESA ROTARIA)

Predicción de Geopresiones 1.5 2

ASENTAMIENTOS PROGRAMADOS 1 EMR-NM=25 MESA ROTARIA NIVEL DEL MAR TIRANTE DE AGUA=670 M 0

2.5

500

RECIENTE PLEISTOCENO

T.C. 30" @ 800 mv T.R. 20" @ 1170 mv T.R. 13 3/8" @ 1547 mv

1000

695

PLIOCENO

925

MIOCENO

2025

OLIGOCENO

2425

TR Superficial 1500

TR Intermedia 2

2000

2500

EOCENO

2625

PALEOCENO BTPKS

2925 3025

JST

3575

4000

JSK

3875

4500

PT

4993

MPf Grad. Fractura B.L. 9 5/8" @ 2900 mv TR 9 5/8" @ 3047 mv

COLUMNA GEOLÓGICA ESPERADA

3000 TR Intermedia 1 3500 Grad. P. Poro

TR 7 5/8" @ 4993 m

MPp

PPoro

GFractura

PPoro c/M

Gfrac c/M

Asentamientos

Efecto Brote

Figura 6.- Resultados Asentamientos de TR’s

de

la

Determinación

de

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DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES

ASENTAMIENTOS PROGRAMADOS Observaciones DIÁM. Agujer Profundidad (pg) o (pg) Asentamiento (mv) Boca Liner Zapata

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7. DIAGRAMA DE FLUJO

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ACTIVIDADES INICIO

INICIO

1 Recopilación e integrar información básica. 1

2. Graficación de parámetros.  Márgenes de control sobre Pp.  Márgenes de control sobre la fractura.  Margen por efecto de presión diferencial.

2

3

1

3 Asentamiento de tubería de Explotación.

4

4 Asentamiento de tubería Intermedia. 4.1

4.1 Verificar asentamiento por litología y pozos de correlación.

SI 4.1.1

NO

4.1.1 Corregir profundidad por litología. 4.1.2

I

4.1.2 Determinar profundidad ajustada por litología.

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ACTIVIDADES

1

I

SI

4.2 Se requiere más tuberías intermedias.

4.2

NO

4.3 Corrección por presión diferencial.

4.3

4.3.1 Cumple(n) el (los) asenta-miento(s) de TR’(s) intermedia(s) la condición de presión diferencial.

NO 4.3.1

SI 4.3.2

5

4.3.2 Corregir asentamiento(s) por presión diferencial. 5 Asentamiento de tubería superficial.

II

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INGENIERÍA

II

5.1 Suponer profundidad de asentamiento (Di).

5.1

5.2 Evaluar efecto de brote (Eb). 5.2

5.3.Comp arar gradiente de fractura y efecto

NO

5.3 5.4. Profundidad mínima de TR superficial.

SI

55. Verificar asentamiento por litología y pozos de correlación

5.4

5.5

5.5.1 Corregir profundidad por litología.

SI

5.5.1

NO

6

FIN

5.5.2

5.5.2 Determinar profundidad ajustada por litología. 6. Graficar y tabular profundidades de asentamientos definitivos.

FIN