THE RELATIONSHIP BETWEEN LITHOSTRATIGRAPHY AND GEOMECHANICAL PROPERTIES OF SARAH FORMATION OUTCROP ANALOGUE, CENTRAL SAUDI ARABIA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Jarrah_thesis_2015_.pdf - Published Version Download (8MB) | Preview

Arabic Abstract

يعتبر متكون ساره اوردفيشي في العمر يحتوي علي رسوبيات جليدية الي جليدية نهرية يظهر في وسط وشمال المملكه العربية السعودية. متكون ساره يغطي مساحة كبيرة تحت السطح ويعتبر هدفا للغاز الصخري والبترول. الهدف من هذه الدراسة هو دراسة العلاقة بين التتابع الطبقي والخصائص الجوميكانيكية, دراسة التكوينات الرسوبية وخصائص الطبقات لمتكون ساره الجليدي و كذلك لدراسة الشقوق التركيبية ومميزاتها لمتكون ساره الجليدي في منطقة القصيم في روض الجواء. هذه الدراسة تحتوي علي ثلاثة أجزاء رئيسية وهي الدراسة الحقليه, والدراسة المعمليه والدراسة التحليلية. الدراسة الحقليةتهدف الي دراسة التكوينات الرسوبية والطبقات وتهدف الي دراسة الخصائص الجيوميكانيكية للطبقات الرسوبية قيد الدرسة وكذلك تهدف الي دراسة الشقوق التركيبية لمتكون ساره من خلال دراسة أربعة مقاطع رأسية متوزعة في مناطق مختلفة في متكون ساره. التحليل المعملي استكشف الخصائص الدقيقة للرسوبيات الموجوده في منطقة الدراسة وكذلك دراسة الخصائص الفيزيائية للصخور من خلال دراسة المساميه والنفاذية لصخور متكون ساره ودراسة الخصائص الميكانيكية للمتكون. الجزء التحليلي لهذه الدراسة استكشف التنوع الرسوبي والترسيبي للصخور علي مستوي المكشف ومستوي الشرائح ومستوي عينة اليد. . نتائج دراسة الرسوبيات أظهرت خمسة سحنات رسوبية لها خصائص رسوبية مختلفة وهي الحجر الرملي اصفر اللون, السحنة الطيبية , صحنة الطمي البني, والحجر الرملي الأبيض, وأخيرا سحنة الحجر الرملي نهري المصدر. الدراسات الرسوبية وصفت التغيرات الافقية والراسية من حيث التركيب البنائي الرسوبي ومن حيث امتداد الطبقات الرسوبيه للمكشف الجليدي ويمكن ملاحظة هذه التغيرات علي مستوي المكشف او عينة اليد او علي مستوي الشرائح الرقيقة. الشقوق التركيبية تمت دراستها وكشفت عن ثلاثة أنواع من نسق التشويه التركيبي متوزعة علي مستوي المكشف حيث النسق xv الأول ينتج من حركة البينات الصخري بعيدا من بعضها البعض والنسق الثاني ينتج من حركة البنيات الصخرية في اتجاهين مختلفين والنسق الثالث ينتج من حركة البنيات الصخرية بزاوية. كذلك تمت دراسة المعادن والصخور التي تملا هذه الشقوق وعلاقتها بجودة المكمن الرسوبي علي مستوي المكشف وعينة اليد و الشرائح الرقيقة وتبين انها تتكون من اكاسيد الحديد والكالسايت وهي تملا بالتحديد النسقين الثاني والثالث نتيجة للاحتكاك. النتائج التي نجمت من هذه الدراسة ساعدت علي فهم البنا الهيكلي والرسوبي للمتكونات النهرية الجليدية وتوزيعها. دراسة الشقوق التركيبية ساعدنا علي فهم طبيعة هذه الشقوق التركيبية في صخور للبيئة الجليدية وعلاقتها بجوده المكمن الرسوبي. دراسة العلاقة بين الخصائص الجيوميكانيكة والتكوين الرسوبي في هذه الدراسة اثمرت عن فهم طبيعة هذه العلاقة علي مستوي تحت السطح وتجاوزت هذه الدراسة المشكلة المتعلق بدراسات تحت السطح المتمثلة في عدم توفر البيانات الكافية وكذلك النموذج الناتج من هذه الدراسة ساعدنا علي فهم التوزيع الرسوبي والتركيبي للمتكونات الجلدية.

English Abstract

The Late Ordovician Sarah Formation is glacio-fluvial deposits outcropping in north and central Saudi Arabia. Sarah Formation covers wide area in the subsurface, and is considered as important target for conventional and tight gas reservoir in the subsurface. This study characterizes the lithofacies, sedimentological and fracture characteristics of the Sarah paleovalley and also to investigate the relationship between lithostratigraphy and geomechanical properties. The work included three parts which are, field investigation, laboratory part and analytical part. The field work investigated the sedimentological and geomechanical heterogeneity of the paleochannel and fracture characteristics through vertical and lateral outcrop sections at different locations within the paleochannel. The laboratory analysis included thin section petrography, XRD, SEM, and petrophysical analyses (porosity and permeability) and the geomechanical measurements (point load, uniaxial compressive strength, velocity measurements). The analytical part investigated the lithological heterogeneity from macro to micro scale and also investigated the relationship between the lithological, petrophysical and the geomechanical properties. The study revealed five lithofacies within the paleovalley that included (a) yellowish brown, poorly sorted, medium to coarse diamictite interbedded with ferruginous sandstone (b) brownish xiii yellow, finely laminated, slumped siltstone lithofacies (c) slumped mudstone lihofacies, (d) white, medium to coarse grained, diamictite and poorly sorted sandstone and (e) yellow, fine to medium grained moderately sorted, laminated fluvial sandstone lithofacies. The paleochannel showed micro- to macro scale sedimentological heterogeneity and architecture. The fracture analysis revealed on three types of fracture modes which are, mode 1 (opening mode), mode 2 (sliding mode) and mode 3 (shear mode) which all reflect different stress regimes. Both calcite and iron oxides are found as fracture fill for most of the closed to resistive fracture types (mode 2 and mode 3 fracture types). A geological model was constructed by integrating sedimentological and structural features based on field observation and laboratory analysis. The study also revealed five geomechanical units which have direct relationship to the lithological units and ranging between low strength to extremely low strength units. This study helped to understand the sedimentological, channel architecture and fracture characteristics and geomechanical properties and heterogeneity of the glacio-fluvial paleochannel of Sarah Formation. The outcrop analogue results might also help to understand, predict and evaluate Sarah Formation glacio-fluvial reservoirs heterogeneity, quality in the subsurface.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Earth Sciences
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	M. Abdullatif, Osman
Committee Members:	M. Hariri, Mustafa and Korvin, Gabor
Depositing User:	JARRAH MOHAMMED AHMED BABKER (g201202480)
Date Deposited:	22 Feb 2016 07:35
Last Modified:	01 Nov 2019 16:32
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139877