DIAGENETIC AND PETROPHYSICAL EVALUATION OF THE TOARCIAN UPPER MARRAT FORMATION IN CENTRAL SAUDI ARABIA

DIAGENETIC AND PETROPHYSICAL EVALUATION OF THE TOARCIAN UPPER MARRAT FORMATION IN CENTRAL SAUDI ARABIA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
SalehAhmed_201706930_MSThesis.pdf
Restricted to Repository staff only until 1 March 2022.

Download (11MB)

Arabic Abstract

تمثل رسوبيات التورشيان لمتكوّن مرات، الجزء السفلى من مجموعة شقراء ذات العمر الجوراسي الغنية بالبترول. تتكشف صخور هذه المجموعة في وسط المملكة العربية السعودية على إمتداد حزام يمتد من الشمال إلى الجنوب بطول ٦٥٠ كلم مع بقية الصخور الرسوبية ذات العمر الجوراسي. تمت دراسة الجزء العلوي من متكوّن مرات في منطقة خشم الضبّي. تمثل صخور الجزء العلوي من متكوّن مرات، خزّان مرات في باطن الأرض في مناطق شمال شرق المملكة العربية السعودية، الكويت، وباقي دول الخليج العربي. تتكوّن هذه الصخور في معظمها من رسوبيات حجر جيري محفورة حيوياً ومتشققة بشدة، رقيقة الي متوسطة التطبق وغنية بالاحافير. ترسبت هذه الصخور في بيئة بحرية ضحلة يهيمن عليها الأمواج أو المد. ويتكون أغلبها من جير دقيق الحبيبات غني بالأحافير في الجزء السفلي، والذي يتواجد ايضا بكمية أقل في الجزء الأوسط والأعلى. كما يتواجد جير دقيق الحبيبات غني بالسرئيات بالقرب من القمة. تتناقص كمية الطين في الحجر الجبري من الأسفل إلى الأعلى. تغطي صخور المتبخرات طبقات الحجر الجبري من الأعلى. يحد صخور الجزء العلوي لمتكوّن مرات صخور طينية من الأسفل والاعلي. بمرور الزمن تأثرت هذه الرسوبيات بعمليات نشأة متأخرة مكثّفة ومجموعة من الحركات التكتونية. نتيجة لذلك، فإن نظام المسامية في صخور الجزء العلوي لمتكوّن مرات تُظهر شبكة معقّدة من المسامية الدقيقة (داخل الحبيبات وبين الحبيبات)، المسامية القالبية، بالإضافة إلى الشقوق الصغيرة والكبيرة. نقصت المسامات الدقيقة والمسامات بين الحبيبات نتيجة لعمليات الضغط المبكّرة، ولكن المسامات الثانوية (التجويفية، السامية القلبية والشوق) تكونت كنتيجة لعمليات النشأة المتأخرة والحركات التكتونية. الشقوق الكبيرة في معظمها عمودية إلى شبه عمودية، مفتوحة، وعادةً ما تقطع التطبق، ولكن في الغالب ما تبدأ وتنتهي عند الحدود بين الطبقات. عامة، هذه الشقوق تُظهر اتجاهات ش ش ق-ج ج غ بالإضافة إلى اتجاه ق ش ق - غ ج غ. الحُفر الحيوية والتي تكثُر في الجزء العلوي من وحدات الحجر الجيري، تُظهر مسامية أعلى من الطبقات المحيطة بها نظراً لإمتلاء هذه الحُفر بحبيبات خشنة مقارنةً مع الوحدات المجاورة لها. المسامات في بعض الأحيان مُغلفة او ممتلئة بأكاسيد الحديد والمواد العضوية نتيجة لعمليات النشأة المتأخرة وعمليات التجوية. في الخاتمة، هذه الدراسة تُبين ان رسوبيات الجزء العلوي من متكوّن مرات لديها نفاذية منخفضة بالرغم من وجود الحُفر الحيوية والمسامات القالبية والتجويفية. الإتصال بين المسامات يعتمد بشكل كبير على وجود الشقوق الصغيرة، وبالتالي فإن وجود الشقوق الصغيرة مع شبكة الشقوق تلعب الدور الرئيسي في التحكم في تدفّق السوائل في خزّان مرات.

English Abstract

The Toarcian sediments of the Marrat Formation are the basal unit of the petroleum-rich Jurassic Shaqra group. It is exposed in the central part of Saudi Arabia in a 650km north-south elongated strip along with other Jurassic strata. The Khasm adh Dhibi area within this strip was studied and comprised the upper part of the Marrat Formation sediments. The sediments forming the Upper Marrat Member are the Marrat reservoir in the subsurface in the northeastern part of Saudi Arabia, Kuwait, and other Gulf countries. These sediments consist mostly of borrowed and heavily fractured, thin to medium-bedded fossiliferous wackestone, packstone, and grainstone deposited in a wave- or tide-dominated shallow-sea environment. The microfacies are dominated by fossiliferous biomicrite at the lower part, sparse biomicrite at the middle and upper part, and oomicrite/packed biomicrite near the top. The shaliness of the limestone decreases towards the top. The limestones are capped by a thick evaporite sequence at the top deposited in a sabkha environment. The Upper Marrat is bounded by shale units both at the base and the top. Over time, these sediments went through a series of intense diagenetic alterations and were subjected to various tectonic processes. As a result, the Upper Marrat Member pore system is a complex network that includes microporosity (intragranular and intergranular) and moldic porosity combined with micro and macro fractures. The micropores and intergranular pores were reduced due to the earlier compaction, but the secondary porosity (vuggy, moldic porosity, and fracture) resulted from the diagenetic and tectonic processes. The macro fractures are mostly vertical to near-vertical, open, often crosscut beds but commonly start and end at a bedding plane. They generally show NNE-SSW and ENE-WNW orientations. The burrows, which are dominant at the top few meters of the grainstones and wackestones, display higher porosity due to their coarse grain filling compared to the surrounding substrate. The pores are commonly encrusted and sometimes filled with iron oxide and organic materials due to diagenesis and weathering effects. In conclusion, the study shows that the sediments of the Upper Marrat Member have low permeability values despite the presence of burrowing, vugs, and moldic pores. The connectivity between the pores is heavily dependent on the microfractures' occurrence. Hence, the microfractures combined with the fracture network will play the dominant role in steering fluid flow through the Marrat reservoir.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Earth Sciences
Department: College Of Sciences > Earth Sciences Dept
Committee Advisor: Reijmer, John J. G.
Committee Members: González, Luis A. and Elhusseiny, Ammar and Abdullatif, Osman M. and Eltom, Hassan
Depositing User: SALEH AHMED (g201706930)
Date Deposited: 02 Mar 2021 07:26
Last Modified: 02 Mar 2021 07:26
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141837