MICROFACIES AND RELATED DIAGENESIS OF THE TUWAIQ MOUNTAIN FORMATION, CENTRAL SAUDI ARABIA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Final_mahmoud_ElYamani.pdf Download (21MB) | Preview

Arabic Abstract

إن متكون جبل الطويق هو احد اهم المتكونات في تتابع العصر الجوراسي في المملكة العربية السعودية لأحتوائه على خزانين )فاضلي العلوي و حدريه( في حقلي الغوار و خريص و طبقة منشأ و خزان غير تقليدي في حقل جافوره. بمقارنة متكون جبل الطويق بباقية متكونات العصر الجوراسي سنجد عدد مقالات اقل و خاصة في مجال السحنات الصخرية المجهرية، بيئات الترسيب، عمليات ما بعد الترسيب و العوامل المسيطرة على الخواص البتروفيزيقائيه، و لذلك فان هذه الدراسه تهدف إلي دمج الدراسات الحقليه، البتروجرافيه، استخدام تقنيات تشتت الحيود السيني، وميض الحيود السيني والإستضاءة بالأشعة الكاثوديه و استخدام المجهر الماسح الألكتروني و ذلك لأجل التعرف على السحنات الصخرية المجهرية المختلفة، بيئات الترسيب، بناء نموذج ترسيب ثلاثي الابعاد، التعرف على بيئات و عمليات ما بعد الترسيب المختلفه و تحديد العوامل المسيطره على الخواص البتروفيزيقائيه لمتكون جبل الطويق. تم التعرف على ثمان سحنات صخرية مجهرية و التي اوضحت ان متكون الطويق في منطقة شقراء قد ترسب في الجزء الداخلي من الرصيف الجيري المؤطر في ثلاث بيئات ترسيب و هم اللاغون العميق، اللاغون الضحل و الرصيف الصخري. علاوة على ذلك, اوضحت نتائج وميض الحيود السيني ان هناك مصدر لبعض الرواسب التفتتيه و التي قد يكون مصدرها من قناة مديجزري و/أو من هبوب الرياح من الدرع العربي. إضافة إلى ذلك، اوضح تتابع السحنات الصخرية المجهرية ان هناك ميل للضحاله راسيا بالتدرج من اللاغون العميق للاغون الضحل و من ثم للرصيف الصخري. كما اوضحت الدراسة الدورويه ان الدورات متوسطة المقياس و صغيرة المقياس قد تكون من المرتبه الرابعة و الخامسة بنفس الترتيب. سبب هذه الدورويه قد يكون التغير في مستوى سطح البحر عن طريق دورات ميلانكوفيتش. إن تاريخ عمليات ما بعد الترسيب لمتكون جبل الطويق يعتبر معقد لدرجه كبيره و ذلك لأحتوائه على: المكرته، الأنضغاط المكيانيكي، التحلل، اعاده تكوين الكرستالات، لاحم المياه العذبة، تكوين المتبخرات و الدولميت، التسليك، التشقق و من ثم اذابة المتبخرات و تحول الدولميت لكالسيت. التحاليل الجيوكيميائية باستخدام تقنيات تشتت الحيود السيني، وميض الحيود السيني اوضح وجود تأثير جم من عمليات النشأة المتأخرة المتعلقه ببيئة المياه العذبة على متكون جبل الطويق. علاوة على ذلك اوضح ان عدم وجود لاحم من اصل مياة بحريه أدي إلى وجود إنضغاط ميكانيكي بسيط. كما اوضحت استخدام تقنيات تشتت الحيود السيني، وميض الحيود السيني والإستضاءة بالأشعة الكاثوديه و استخدام المجهر الماسح الألكتروني ان مصدر المتبخرات و عملية الدلمته كان من موائع عالية الملوحه و على الجانب الاخر اتضح ان مصدر عمليت التسليك نابع من داخل متكون جبل الطويق و ذلك لأحتوائه على نسبه كبيره من الاحافير ذات تركيب كيميائي من السليكون. أما عملية تكلس الدولميت فأنها نشأت من موائع المياه العذبه التي اذابت المتبخرات و كونت موائع عالية التركيز من ايون الكالسيوم مما أدى إلى تكلس الدولميت.اوضحت نتائج اخبارت المسامية و النفاذية لمتكون جبل الطويق انها تعتبر ضعيفه. و يعود هذا إلى قوة لاحم المياه العذبه التي تسببت في ملئ المسامات الاولية و الثانوية. على الجانب الاخر، ادت عمليات ما بعد الترسيب ذات بيئة المياه العذبة إلى تحسين خواص المساميه و النفاذيه بعض الشئ عن طريق اذابه بعد انواع المعادن الغير ثابتة تحت تلك الطروف مما كون مسامات فجويه. علاوة على ذلك اوضحت قياسات نقطة الالتقاء ان اختلاف السحنات له تأثر جم على اختلاف قياسات نقط الالتقاء بسبب اختلاف النسيج، المحتوي العضوي و طبيعة تركيز العناصر على سطح الصخر.

English Abstract

The Tuwaiq Mountain Formation (TMF) represents one of the most important intervals within the Jurassic succession in Saudi Arabia because it encompasses two hydrocarbon reservoirs in the Khurais and Ghawar fields (Upper Fadhili reservoir and Hadriya reservoir), one source rock interval, and one unconventional reservoir interval in the Jafura basin. Compared with other intervals within the Jurassic succession in Saudi Arabia, little studies and publications encountered the TMF, especially with respect to microfacies, depositional environment, digenesis and controls on petrophysical properties. Therefore, this study aims to integrate field work, petrography, X-ray diffraction technique, X-ray fluorescence, cathodluminescence and scanning electron microscopy in order to determine the different microfacies and their depositional environment, build a 3D conceptual depositional model, define different diagenetic alterations and their environment and finally determine the controls on petrophysical properties. Eight microfacies types are identified in the TMF in the Shaqra quadrangle (MF 1 coral rudstone, MF 2 coral rudstone with intraclsts and coated grains, MF 3 coral floatstone, MF4 spiculitic wackstone, MF 5 worn and coated foraminiferal wack/pack-stone, MF 6 non laminated peloidal grainstone, MF7 peloidal packstone and MF 8 peloidal grainstone). The microfacies analysis showed that it was deposited in the interior part of a rimmed carbonate platform. These facies were deposited in several depositional environments including; deep lagoon, shallow lagoon and shoal. In addition to carbonate sedimentation, XRF results show a signature of siliciclastic input which may be attributed to a tidal channel and/or windblown dust as shield derived siliciclastic input. The facies stacking pattern of the TMF in the study area shows a general shallowing upward in which deep lagoonal sediments are overlain by shallow lagoon and finally shoal derived sediments. This trend represents a major regressive cycle within the TMF. This major cycle can be further subdivided into medium and small scale cycles. The cyclicity analysis suggests that the scale of small scale and medium scale cycles are probably of 4th and 5th order, respectively, which may be accounted for by orbitally driven high frequency eustatic fluctuations (Milankovitch cycles). The TMF has a complex diagenetic history as it includes; micritization, mechanical compaction, dissolution, recrystallization, meteoric cementation, evaporite precipitation and dolomitization, silicification, fracturing, evaporite dissolution and dolomite calcitization. The geochemical analysis using X-ray diffraction technique and X-ray fluorescence reveals that meteoric diagenesis have left a severe signatures on the studied interval. The lack of early marine cementation allowed slight compaction (interpenetrating grain contact and concavo-convex boundaries) to occur but these rocks were never deeply buried (as evidenced by the lack of stylolitization and burial cements). By integrating XRD, XRF and petrography, the dolomitization mechanism may be attributed to hypersaline fluids based on texture, association with evaporites and Sr concentration of 800-1200 ppm. On other hand, silicification, which can be locally common in the TMF, is interpreted to have occurred via leaching and reprecipitating of sponge spicules. Moreover, the dolomite calcitization is suggested to result from meteoric fluids as the rhombohedral pores are filled with equant crystals of calcite cement. The porosity and permeability measurements of TMF indicate that reservoir quality is generally poor in both mud dominated and grain dominated facies, with porosity ranging from less than 2 % to a maximum of 19 %, and permeability in most cases below 1 mD. The reason for poor reservoir quality in the grain dominated facies is that extensive meteoric cementation has occluded the primary and secondary porosity. In contrast, in the mud dominated facies, reservoir quality is poor due to the original muddy texture of the sediment and the extensive meteoric cementation which has occluded primary and secondary porosity. Meteoric diagenesis can also have a positive effect on pore space evolution as it formed vuggy and moldic porosities by meteoric dissolution. This diagenetic alteration was more prominent in grain dominated facies than mud dominated facies. In addition, the contact angle measurements of different facies in the TMF revealed that the microfacies heterogeneity (in terms of surface rock chemistry, texture, and organic matter content) of the studied interval has a great impact on wettability and contact angle.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Earth Sciences
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	Al Ramadan, Khalid
Committee Members:	Munnecke, Axel and Sultan, Abdullah and Abdulghani, Waleed
Depositing User:	MAHMOUD DESOUKY NOUR EL YAMANI (g201305870)
Date Deposited:	14 Aug 2017 09:26
Last Modified:	31 Dec 2020 08:24
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140444