KFUPM ePrints

Sedimentological Heterogeneity of the Late Ordovician Glacio-Fluvial Sarah Formation, Al-Qaseem Area, Saudi Arabia: Impact on Petrophysical Properties and Reservoir Quality.

l Sedimentological Heterogeneity of the Late Ordovician Glacio-Fluvial Sarah Formation, Al-Qaseem Area, Saudi Arabia: Impact on Petrophysical Properties and Reservoir Quality. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF (MS Thesis - Islam El-Deek - Geology) - Published Version
Restricted to Abstract Only until 03 May 2015.
Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives.

9Mb

Arabic Abstract

يمثل متكون صارة ذو العصر الأردوفيشي المتأخر أول حدوث لظاهرة الجليد النهري في شبه الجزيرة العربية. ينكشف متكون صارة في وسط وشمال شبه الجزيرة العربية حيث يحد الدرع العربي، بينما يشغل عدة مناطق تحت سطحية. ويعد متكون صارة مكمن نفطي مهم خاصة للغاز المحكم. تم القيام بهذه الدراسة لتوصيف والمقارنة بين التنوع الترسيبي وبعد الترسيبي للقنوات الترسيبية من عصر الأردوفيشي المتأخر على عدة مستويات والذي قد يساعد على كشف وفهم جودة المكمن النفطي على مستوى المكشف والتنبؤ بها على المستوى تحت السطحي. تم دراسة عدة قنوات ترسيبية لمتكون صارة من خلال عدد من المكاشف الجيدة بوسط المملكة العربية السعودية مع استهداف خمسة وديان قديمة للمتكون هم: البكيرية، روض الجواء، الحنادر، صارة، وخناصر صارة. تضمن النهج المتبع في هذا البحث دراسات ترسيبية حقلية وتحاليل صخرية معملية. لوحظ التنوع في القنوات القديمة من خلال التوزيع الأفقي والرأسي ونمط التكدس والزخرفة. كما لوحظ التنوع في السحن الصخرية وأشكالها الهندسية تبعا لاختلاف موضعها من المصدر، بالإضافة إلى التنوع في النسيج الصخري والتركيب وأنواع الحجر الرملي على مستوى المكشف. ولعبت العوامل الجيولوجية - متمثلة في فترات تقدم وتراجع الجليد وتكتونية الألواح ومستوى سطح البحر والإمداد الرسوبي - دورا هاما في التأثير على أنواع السحن الصخرية المتكونة واختلاف البيئات الترسيبية القديمة وتركيب الطبقات وتوزيعها بين رواسب العصر الباليوزوي. فهم ودراسة كل تلك التأثيرات من الممكن أن يساعد في تحديد خواص المكمن النفطي وجودته. شملت الدراسات المعملية فحص بتروجرافي لقطاعات رقيقة من الصخور واستخدام تقنية حيود الأشعة السينية والمجهر الالكتروني الماسح وفحوصات الضغط الشعيري بطريقة حقن الزئبق. وتم قياس المسامية والنفاذية للعينات الصخرية لتحديد ماهية عدم التجانس على المستوى المجهري بين الوديان الترسيبية القديمة لمتكون صارة والتي أظهرت تنوعا واضحا على جميع المستويات – من مستوى المكشف إلى المستوى المجهري. كما أشار تحليل السحن الصخرية إلى أن تلك الرواسب قد تم ترسيبها خلال فترات مختلفة من تقدم وتراجع الجليد. حيث تتراوح السحن بين الكوارتز أرينيت البني والبني المحمر، الغريني، ناعم إلى خشن الحبيبات، ويحتوي على نسبة لا تتجاوز 5 % من معادن الطين التي يغلب عليها معدن الكاولينيت. وساعد هذا المعدن بدوره في تغليف حبيبات الكوارتز مما منع زيادة نموها؛ وبالتالي ساعد على الحفاظ على المسامية والنفاذية الأصليتين للصخر. أثرت كل من العوامل الترسيبية وما بعد الترسيبية على خواص المسامية والنفاذية لمتكون صارة، وشملت تلك العوامل: حجم الحبيبات، توزيعها، نوع ومحتوى راسب الأرضية والمواد اللاحمة، وتوزيع المسام ودرجة نفاذها. وأشارت معاملات عدم التجانس إلى أن متكون صارة يمثل مكمنا نفطيا غير متجانس إلى غير متجانس عالي.

English Abstract

The Late Ordovician Sarah Formation represents the first glacio-fluvial event in the Arabian Peninsula. Sarah Formation is outcropping in areas of central and northern Arabia bordering the Arabian Shield, while it occupies several sub-basinal areas in the subsurface. The glacio-fluvial Sarah Formation is considered as an important reservoir target, especially as tight gas reservoir. This study was conducted to characterize and compare different scales of depositional and post-depositional heterogeneity of the late Ordovician glacio-fluvial paleochannels. This might help to reveal and understand reservoir quality at outcrop scale and its prediction in the subsurface. Several glacio-fluvial channels of the Sarah Formation were studied from a number of outcrops in central Arabia. Five paleovalleys were the target of this study, namely Bukayriyah, Rawd Al-Jawa, Hanadir, Sarah and Khanasir Sarah paleovalleys. The approach followed in this study included sedimentological field investigations and laboratory petrological analysis. Variability is noted within paleochannels in terms of vertical and lateral distribution and their stacking pattern and architecture. Proximal to distal variability was also noted on facies types, geometries and their abundances. Outcrop relationships also showed vertical and lateral facies change with other Paleozoic formations. Variability in texture, composition, sandstone type, facies, geometry and architecture at outcrop scale were also noted. Geologic controls in terms of periods of ice advance and retreat, tectonic, sea level, and sediment supplies seem to have played important role on facies types, paleoenvironments, stratigraphic hierarchies and their distribution within the Paleozoic strata. Reservoir architecture varies within and among paleochannels of the Sarah Formation. Understanding various geologic controls at outcrop scale might help better understanding of facies and environmental setting, reveal complexity and determine meso- and macro-scale sedimentological and stratigraphical heterogeneities. This consequently might help to determine their impact on reservoir quality and architecture and enhances the prediction of reservoir properties in the subsurface. Properties examined included facies, facies geometry or architecture, sediment texture and composition and diagenetic overprint which all tend to influence the internal make-up and reservoir properties. Laboratory studies included thin section petrography, XRD, SEM and MICP investigations. The porosity and permeability measurements were carried out for the core plugs to detect the micro-heterogeneity within the five paleovalleys. The Sarah galcio-fluvial paleovalleys show variation from micro- to macro-scales. Porosity and permeability also show variation among the investigated paleovalleys. The lithofacies analysis indicates that these sediments were deposited during periods of ice advance and retreat. The facies ranges from brownish to reddish, silty, fine to coarse grained quartz arenites with clay cement not exceeding 5%. The coating of quartz grains by authigenic kaolinites prevented quartz overgrowth; and thus preserved the initial porosity and permeability. Thin section petrography showed good correlation between the textural variability and porosity and permeability measurements. Both depositional and diagenetic controls have impacted porosity and permeability patterns in Sarah Formation. These factors include grain size, sorting, cement and matrix content, pore size distribution and their connectivity. Evaluation of these different scales of heterogeneity might help to understand and predict reservoir quality in the subsurface. The reservoir heterogeneity analysis conducted using three static measures (coefficient of variation, Dykstra-parsons coefficient and Lorenz coefficient) indicates that the Sarah Formation can be considered to represent heterogeneous to very heterogeneous reservoir.



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Earth Sciences
Petroleum
Divisions:College Of Sciences > Earth Sciences Dept
Committee Advisor:Abdullatif, Osman
Committee Members:Al-Ramadan, Khalid and Korvin, Gabor
ID Code:139160
Deposited By:Mr. Islam El-Deek
Deposited On:13 May 2014 11:35
Last Modified:13 May 2014 11:35

Repository Staff Only: item control page