Nature and Characteristics of Fracture System within Wajid Sandstone Group, SW Saudi Arabia. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Thesis_Document.pdf Download (12MB) | Preview

Arabic Abstract

مجموعة الوجيد في جنوب غرب المملكة العربية السعودية عبارة عن تتابع طبقي من احجار الرمل التي ترسبت من العصر الكامبري الى البيرمي. هي عبارة عن خزانات للمياة الجوفية في منطقتي وادي الدواسر ونجران)حوض الوجيد(وهي ايضا تعتبر خزانات للنفط في حوض الربع الخالي. تنكشف احجار رمل مجموعة الوجيد في منطقة تمتد من وادي الدواسر جنوبا الى نجران مع وجود بعض المنكشفات الصغيرة في منطقة ابها . هذه الاطروحة تهدف الى تخريط ووصف نظام الصدوع الاقليمية لمجموعة الوجيد لتحديد اصلها التكويني. ايضا تهدف هذه الاطروحة الى وصف الخصائص الرسوبية والطباقية لاحجار رمل مجموعة الوجيد لتحديد العوامل الرئيسية التي تتحكم في الخصائص الجيوميكانيكية و خصائص نظام الصدوع في مجموعة الوجيد. وقد تم دراسة نظام الصدوع لمجموعة الوجيد باستخدام منهج متعدد المستويات. نظام الصدوع الاقليمي تم دراستة باستخدام صور اقمار صناعية بدقة متنوعه)لاندسات و سبوت .(على مستوى المنكشفات الصخرية فان خصائص نظام الصدوع ) الاتجاة, النوع, المادة الاحمة, المسافة بين الصدوع, الطول, نوع النهائة, وعلاقة التقاطع( تم وصفها مباشرة من المنكشف الصخري. لقد تم ملاحظة وجود الصدوع الاقليمية ذات الاتجاة الشمالي والشرقي والشمالي غربي والشمالي الشرقي في مجموعة الوجيد. المنكشفات الصخرية الشرقية من مجموعة الوجيد تتميز بوجود الصدوع الاقليمية ذات الاتجاة الشمالي والشمالي الغربي ; غير ان المنكشفات الصخرية الغربية من مجموعة الوجيد تتميز بوجود الصدوع الاقليمية ذات الاتجاة الشمالي الشرقي.على مستوى المنكشف الصخري هناك ثلاثة اتجاهات ريئسية للصدوع وهي الشمالية شمالية شرقية و الشمالية شمالية غربية والشرقية شمالية شرقية, ومع ذلك فان الصدوع الشمالية غربية والشمالية شرقية تم ملاحظتها في المنكشف الصخري باعداد قليلة. الصدوع الموجودة في مجموعة الوجيد من المحتمل انها موروثة من البنيات الجيولوجية التركيبة لصخور ما قبل الكامبري في الدرع العربي. صدوع مجموعة الوجيد هي صدوع راسية وهي Mode 1 من انواع الصدوع. هذه الصدوع هي مفتوحة ولاكن في بعض المنكشفات الصخرية تبين انها مملؤة او مغلفة باكاسيد الحديد او معدن الكالسيت. كذلك تمت ملاحظة وجود اسراب من الصدوع ذات الاتجاة الشمالي شمالي شرقي في منطقة الدراسة. أربعه عوامل جيولوجية رئيسية تتحكم في توزيع النظام صدوع مجموعة الوجيد وهي سماكة الطبقة الصخرية, خصائص النشاة المابعدية للصخور, نوع السحنات الصخرية و مسامية الصخور. بالاضافة الى ذلك فان الخصائص الجيوميكانيكة لصخور مجموعة الوجيد تعتمد بشكل اساسي على النسيج الصخري لاحجار الرمل و نوعية وكمية المادة الاحمة ومسامية ونفاذية الحجر الرملي. قد تم بناء نموذج بنائي هرمي لاظهار انتشار الصدوع في مجموعة الوجيد وعلاقتها بالخصائص الرسوبية والطباقية. نتائج هذه الاطروحة تقدم نظرة تفصيلية للتكوين التكتوني لنظام صدوع مجموعة الوجيد وتعطي فهم لتوزيع هذه الصدوع بمايساعد على تحسين الانتاج من المياة الجوفية من صخور مجموعة الوجيد في حوض الوجيد وكذلك تحسين استخراج النفط من تلك الصخور في حوض الربع الخالي

English Abstract

The Wajid Group is a Cambro-Permian sedimentary succession(sandstone) in southwest Saudi Arabia. It forms a groundwater aquifer in the Wadi Al-Dawasir and Najran Areas (Wajid Graben), and it is a potential hydrocarbon reservoir in the Rub' Al-Khali Basin. It exposed in an area extending from Wadi Al-Dawasir southward to Najran city, with isolated outcrops in Abha area. This dissertation aims to map and characterize the regional and outcrop-scale fracture system within the Wajid Group outcrops and to define its possible tectonic origin. A further objective is to characterize the fracture-hosting sandstone properties (included sedimentological, stratigraphical, and petrophysical) to define the main factors controlling the geomechanical and fracture characteristics (e.g. fracture spacing) of the studied sandstone. The fracture system within Wajid Group was investigated in multi-scale approach. The regional-scale fractures (lineaments) were obtained using multi-resolution satellite images (Landsat, Spot, and STRM(DEM)). At the outcrop scale, the fracture characteristics include orientation, type, infilling materials, spacing, height, termination, and cross-cutting relationships were directly characterized from the outcrops. The northerly (N-S, NNW-SSE, and NNE-SSW), easterly (E-W, ENE-WSW, and ESE-WNW), NW-SE, and NE-SW trending lineaments are observed within Wajid Group. The eastern Outcrops are dominated by northerly (N-S, NNW-SSE,and NNE-SSW) and NW-SE trending lineament; however, the western outcrops are dominated by NE-SW trending lineaments. At the outcrop scale, three main fracture sets were identified as predominant include NNW-SSE, NNE-SSW, and ENE-WSW; however, the NW-SE and NE-SW were also observed. The lineaments and fractures within Wajid Group are much possible inherited from the Precambrian basement structures. The fractures within Wajid Group outcrops are mainly vertical to sub-vertical, Mode 1 type of fracture (joints). They are open fractures; however, in some outcrops, they are infilled either by calcite or iron oxide. Fracture swarms were also observed in the studied outcrops, and they oriented NNE-SSW. Four main geological factors control the fracture distribution (average fracture spacing) within Wajid Group include bed thickness, diagenetic features (cementation and dissolution), lithofacies type, and matrix porosity. Besides, the geomechanical characteristics of Wajid Group are mainly controlled by sandstone texture, cement content and type, matrix porosity, and matrix permeability. Hierarchal fracture conceptual models were established to define fracture distribution within Wajid Group sandstone and its lithological and stratigraphic controls. The outcomes of this dissertation provide insight into the tectonic origin of the Wajid Group fracture system, and understanding of the fracture distribution which can help to enhance the groundwater production from fractured aquifers in Wajid Graben and gas production from the hydrocarbon reservoirs in Rub’ Al-Khali Basin.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Earth Sciences
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	Hariri, Mustafa
Committee Co-Advisor:	Abdullatif, Osman
Committee Members:	Makkawi, Mohammed and Al-Shaibani, Abdulaziz and Bertotti, Giovanni
Depositing User:	MOHAMMED BENAAFI (g201202840)
Date Deposited:	23 Oct 2017 12:17
Last Modified:	31 Dec 2020 08:52
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140507