ASSESSMENT OF RESERVOIR QUALITY OF SOURCE ROCK. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF LATEEF FINAL PHD REPORT.pdf Restricted to Repository staff only until 16 January 2023. Download (2MB)

Arabic Abstract

مثل الخزانات التقليدية ، فإن تقييم جودة الخزان له أهمية أساسية لتقييم صخور المصدر. ومع ذلك ، فإن خصائصها الجيولوجية والفيزيائية والكيميائية تمثل مشاكل فريدة لسير عمل التوصيف التقليدي واستعادة الهيدروكربونات. على سبيل المثال ، يصعب استخدام انعكاس الفيترينيت كمؤشر للنضج الحراري لصخور المصدر الكربوناتية. أيضا يمكن أن تكون صخور المصدر شديدة ضيق المسامات وهشة مما يجعل تحضير العينة والتعامل معها لقياس التشبع والمسامية والنفاذية صعبة وقليلة الاستخدام في تقييم صخور المصدر. بشكل عام ، يعتبر الإنتاج التجاري للهيدروكربونات من صخور المصدر محفوفًا بالمخاطر للغاية ويتطلب تكاليف حفر وتكسير كبيرة. بناءً على التحديات المذكورة أعلاه ، فإن الهدف لهذه الرسالة هو التحقيق في فيزياء وكيمياء صخور المصدر لفهم أفضل لصفات مكمنها بما في ذلك: النضج لتقييم سعة صخور المصدر لتحمل الهيدروكربون، الامتصاص للتخزين وتقييم الغاز في مكانه، وقابلية الكسر كمؤشر لإمكانية التكسير الهيدروليكي. تتمثل الفائدة الاقتصادية والفنية لهذه الدراسة في تقليل التكلفة وتحسين معدل نجاح عمليات التكسير من خلال تحديد المناطق ذات الإمكانات العالية لصخور المصدر التي يمكن أن تنتج المزيد من الهيدروكربون. لهذا الغرض، تم اقتراح أفكار بحثية جديدة حول النضج والامتصاص غير متساوي الحرارة لصخور مصدر كربونات غنية عضوية من حوض الجافورة. بالإضافة إلى ذلك، على أساس محتوى التشقق ومبدأ إيشيلبي لتقسيم الطاقة، تم تطوير علاقة كمية جديدة بين القابلية للإنكسار وخصائص الصخور في صخر قصيبة. إلى جانب هذه الخصائص الرئيسية للصخور ، هناك حاجة إلى طريقة تحليلية لقياس التفاعل الكيميائي لصخور المصدر مع سوائل التكسير. باستخدام الماء منزوع الأيونات كمثال ، تم اشتقاق ارتخاء السطح الجوهري للصخور المشبعة بالسوائل من قياسات استرخاء البروتون ذات المجال المنخفض كمقياس لتفاعلات السوائل الصخرية. أظهرت تجارب النضج أن المحتوى الحجمي لثاني أكسيد الكربون والميثان والماء هو 2٪ ، 46٪ و 52٪ على التوالي. تشير النتائج المعملية للامتصاص غير المتساوي الحرارة إلى أن قدرة امتصاص الميثان تزداد مع زيادة درجة الحرارة. تظهر قياسات القابلية للانكسارلصخرقصيبة أن الاعتماد الاتجاهي للكسر على اتجاه الشق هو دليل إرشادي ضروري لاستنتاج مؤشر التكسير لصخور المصدر. أخيرًا ، تم إثبات أن تفاعلات الموائع مع الصخور للصخور التقليدية وغير التقليدية يمكن أن تتم بشكل أفضل باستخدام استرخاء السطح بالرنين المغناطيسي النووي.

English Abstract

Like the conventional reservoirs, the assessment of reservoir quality is of fundamental importance for the formation evaluation of source rocks. However, their geological, physical and chemical characteristics present unique problems to the traditional characterization workflow and hydrocarbon recovery. For example, the unique characteristic of carbonate source rocks makes it difficult to use vitrinite reflectance as thermal maturity indicator. Other source rocks can be very tight, fissile and fragile such that sample preparation and handling makes saturation, porosity and permeability measurements to be of little use in source rock evaluation. In general, commercial production of hydrocarbons from source rocks is highly risky and requires substantial drilling and fracking costs. Based on the above-mentioned challenges, the rationale of this dissertation is to investigate the physics and chemistry of source rock to better understand their reservoir qualities including maturation to assess the hydrocarbon bearing capacity of source rocks; sorption for storage and gas-in-place evaluation and brittleness as an index of hydraulic fracturing potential. The economic and technical benefit of this study is to minimize cost and improve the success rate of fracking operations by identifying the high potential regions of the source rocks that can produce more hydrocarbon. For this purpose, new research ideas on the maturation and non-isothermal sorption kinetics of high-quality, organic-rich carbonate source rock from Jafurah basin is proposed. In addition, on the basis of crack content and Eshelby’s energy partitioning principle, a new quantitative relationship between brittleness and rock properties is developed and demonstrated for the Qusaiba shale. Besides these key rock properties, an analytical method is needed to measure the chemical interaction of the source rocks with fracturing fluids. Using deionized water as an example, the intrinsic surface relaxivity of fluid saturated rocks were derived from their low-field proton relaxation measurements as a measure of rock-fluid interactions. The maturation experiments showed that the volume content of carbon dioxide, methane and water are 2%, 46% and 52% respectively. The laboratory results of non-isothermal sorption suggest that the sorption capacity of methane increases monotonously as a function of temperature. The measurements of Qusaiba shale brittleness show that the directional dependence of brittleness on crack orientation is an imperative guideline to infer the fracturing index of source rocks. Finally, it is demonstrated that the rock-fluid interactions of conventional and unconventional rocks can best be done with NMR surface relaxivity.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Civil Engineering Earth Sciences Physics Petroleum Petroleum > Reservoir Characterization Petroleum > Rock and Fluid Properties
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Mahmoud, Mohamed
Committee Co-Advisor:	Adebayo, Abdulrauf
Committee Members:	Patil, Shirish and Sultan, Abdullah and Michael, Johns
Depositing User:	LATEEF OWALABI LAWAL (g201302070)
Date Deposited:	25 Jan 2022 06:47
Last Modified:	25 Jan 2022 06:47
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142024