RESERVOIR CHARACTERIZATION OF UNCONVENTIONAL CALCAREOUS MUDSTONES: KIMMERIDGIAN JUBAILA FORMATION, JAFURAH SUB-BASIN, SAUDI ARABIA

RESERVOIR CHARACTERIZATION OF UNCONVENTIONAL CALCAREOUS MUDSTONES: KIMMERIDGIAN JUBAILA FORMATION, JAFURAH SUB-BASIN, SAUDI ARABIA. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
SeptriandiChan_201305750.pdf
Restricted to Repository staff only until 9 January 2023.

Download (21MB)

Arabic Abstract

يُعتقد أن الحجر الطيني الجوراسي الغني بالمواد العضوية هو مورد غير تقليدي واعد في حوض الجافورة. يغطي التكوين مساحة كبيرة في الحوض وقد تم التعرف عليه منذ فترة طويلة كجزء من نظام صخور المصدر الذي يوفر الهيدروكربونات التقليدية المحصورة في الكربونات البحرية الضحلة داخل حقول النفط العملاقة في المملكة العربية السعودية. هناك حاجة إلى تكامل مجموعة واسعة من التقنيات متعددة التخصصات لفهم مدى تعقيد أنظمة الحجر الطيني غير التقليدي لتحديد المناطق ذات الإنتاجية القصوى قبل الحفر والانتهاء. تدمج هذه الدراسة علم الرواسب عالي الدقة والطبقية الكيميائية والطبقية المتسلسلة لخمسة آبار تحت السطح من العصر الجوراسي المتأخر غربي النيو تيثس. أسفرت البيانات والنتائج لهذه الأحجار الطينة الجيرية عن تفسير لعمليات ترسيب، والظروف البيئية، و والطبقية المعمارية. تم تحديد اثني عشر سِحنة صخرية في المتكون المدروس من خلال الوصف التفصيلي للعينات والدراسة المجهرية، جنبًا إلى جنب مع تحليل المعادن (باستخدام حيود الأشعة السينية) والعناصر (باستخدام فلورية الأشعة السينية). هذه السحنات هي:(1) أنهيدريت، (2) أحجار طينية جيرية مصمتة ذات تعكر حيوي، (3) أحجار طينية جيرية دقيقة الحبيبات صفائحية، (4) حجر طيني ناعم مصفح رقيق داكن، (5) حجر طيني دقيق وكبير الحبيبات صفائحي، (6) حجر طيني دقيق ذو تعكر حيوي، (7) حجر طيني دقيق وكبير الحبيبات صفائحي، (8) حجر طيني دقيق ذو تشوه، ( 9) حجر طيني دقيق يحتوي على بيريت، (10) حجر طيني جيري رقيق الصفائح داكن ذو تعكر حيوي، (11) حجر طيني دقيق وكبير الحبيبات سميك الصفائح، (12) حجر طيني كبير الحبيبات ذو تعكر حيوي شديد. ترسبت هذه السِحنات الصخرية في بيئة عميقة بواسطة عمليات ترسيب مختلفة، بما في ذلك التعليق أو الجر أو التعكير الحيوي أو تدفق الجاذبية أو مزيج بين هذه العمليات. أظهرت التحليلات الجيوكيميائية والمعدنية أن العينات احتوت على نسبة عالية من الكالسيوم/الكالسيت، ونسب منخفضة إلى معتدلة من السليكون/ الكوارتز ، والعناصر المرتبطة بالرواسب البرية، ووفرة متوسطة إلى منخفضة من العناصر الحساسة للأكسدة والاختزال. علاوة على ذلك، تم تحديد ست مجموعات متميزة من تحليل المكون الرئيسي. تمثل كل مجموعة سحنة صخرية رئيسية محددة بناءً على تركيبها الكيميائي ، مثل السحنات الغنية بالحجر الجيري، والسحنات الصخرية المستنفدة للأكسجين، والسحنات الصخرية ذات نسبة عالية من الرواسب البرية، والمختلطة. أظهرت النتائج الرسوبية والعنصرية والمعدنية اختلافات جوهرية داخل العينات المدروسة. ومع ذلك، لا يتم توزيع هذه الاختلافات بشكل عشوائي، فهي تتغير بشكل منهجي في الزمان والمكان. وهذا التغير المنهجي محكوم بشكل كبير بواسطة البيئات القديمة (القريبة مقابل البعيدة)، وتقلبات مستوى سطح البحر، وإمدادات الرواسب (البرية مقابل البحرية)، وتأثيرات تيارات المياه العميقة، والإنتاجية القديمة، وبواسطة طبقة تغير الكثافة. السحنات الصخرية الداكنة ذات محتوى عضوي متوسط الى عال ومؤشر تعكر حيوي منخفض تتوافق مع مستويات الأكسجين غير المؤكسدة وفقيرة الأكسجين والإنتاجية العالية. بينما تتميز السحنات الصخرية ذات المحتوى العضوي المنخفض، وكبيرة الحبيبات، ومؤشرات تعكر حيوي عالية، ويفسر ذلك على أنه يعكس زيادة في الأكسجين في عمود الماء، وظروف طاقة عالية، وإنتاجية منخفضة. استنادًا إلى تكامل مجموعات البيانات المتعددة هذه ، نقدم التسلسل الطبقي عالي الدقة محددين سطح اقصى اغماري بحري، الفاصل الطبقي، سطح اقصى ارتداد بحري، مسالك الأنظمة المنخفضة، مسالك الأنظمة المتعدية، مسالك الأنظمة المرتفعة . تنقسم الطبقية إلى تسلسلات من الرتبة الثالثة والرابعة وتوفر ارتباطات أكثر موثوقية من بئر إلى بئر عبر الحوض. بشكل عام، ترتبط الطبقات الغنية بالمواد العضوية بمسالك الأنظمة المتعدية، لا سيما في البئر البعيد، وينخفض داخل مسالك الأنظمة المرتفعة في مواقع الآبار القريبة والبعيدة

English Abstract

The Jurassic organic-rich calcareous mudstone is believed to be a promising unconventional resource in the Jafurah sub-basin. The Formation covers a large area in the basin and has long been recognized as part of the source-rock system that provides conventional hydrocarbons trapped in shallow-marine carbonates within the giant oil fields of Saudi Arabia. Integration of a broad range of multidisciplinary techniques is needed to understand the complexity of unconventional mudstone systems to determine zones of maximum commercial productivity or "sweet spots" before drilling and completion. This study integrates high-resolution sedimentology, chemostratigraphy, and sequence stratigraphy of five subsurface cores of the late Jurassic age from the western Neo-Tethys region. Data and observation of these basinal carbonate mudstones yielded a robust interpretation of this potential source-rock interval's depositional processes, environmental conditions, and stratigraphic architecture. Twelve lithofacies have been identified in the studied Formation through the detailed core description and petrographic thin sections, combined with XRF elemental and XRD mineralogical analyses: (1) anhydrite, (2) massive very fine bioturbation calcareous mudstone, (3) laminated very fine and fine calcareous mudstone, (4) thinly dark laminated fine mudstone, (5) laminated coarse and fine mudstone, (6) massive-bioturbated fine mudstone, (7) laminated fine and coarse mudstone, (8) soft-sediment deformation fine mudstone, (9) massive pyritic fine mudstone, (10) bioturbated thin dark-laminated calcareous mudstone, (11) thick laminated coarse and fine mudstone, and (12) strongly bioturbated siliceous coarse mudstone. These lithofacies deposited in a deep setting (below SWB) with different depositional processes, including suspension (S), traction (T), bioturbation (B), or gravity flow (GF) or mixed processes such as suspension traction (ST), suspension bioturbation (SB), traction suspension (TS), traction bioturbation (TB), bioturbation suspension (BS), bioturbation traction (BT), and high density (HDT) or low density (LDT) gravity flow. Geochemical and mineralogical analyses showed that the samples contained a high percentage of Ca/calcite, low to moderate percentages of Si/quartz, terrigenous-associated elements (Al, Ti, and K), and medium to low abundance of redox-sensitive elements (Ni, V, and Mo). Further, six distinct clusters were identified from PCA analysis (CG 1 – CG 6). Each cluster represents major lithofacies defined based on their chemical composition, such as carbonate-rich lithofacies, oxygen-depleted lithofacies, high terrigenous input lithofacies, and intermixed among the chemical composition. Sedimentology, elemental and mineralogical results display significant variations within the studied samples. These variations, however, are not randomly distributed, it changes systematically both spatial and temporal and majorly controlled by paleoenvironments (proximal vs distal), sea-level fluctuations, sediment supply (terrigenous vs marine), effects of deep-water currents, paleoproductivity, and by a pycnocline that divided the water column into anoxic, dysoxic (or suboxic), and oxic conditions. Darker-colored lithofacies (LF 4, LF 7, LF 9) with medium to high organic content and low bioturbation indices corresponding to anoxic and dysoxic oxygen levels and high productivity while lithofacies characterized by low organic content, coarse-grained, and high bioturbation indices (LF 2, LF 3, LF 5, LF 6, LF 10, LF 11, and LF 12) interpreted to reflect an increase in the oxygen of the water column, high energy conditions, and low productivity. Based on the integration of these multiple data sets, we present a high-resolution sequence stratigraphy that recognizes a maximum flooding surface (MFS), sequence boundary (SB)/maximum regressive surface (MRS), and lowstand, transgressive, and highstand system tracts (LST, TST, HST, respectively). The basinal stratigraphy is subdivided into third-order and fourth-order sequences and provides more reliable well-to-well correlations across the basin. Overall, the organic-rich interval is associated with the TST, particularly in the distal well, and decreases within the HST of both proximal and distal well locations.

Item Type: Thesis (PhD)
Subjects: Earth Sciences
Department: College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor: Humphrey, John
Committee Members: Kaminski, Michael and Alramadan, Khalid and Dvorkin, Jack and Sonnenberg, Stephen
Depositing User: SEPTRIANDI (g201305750)
Date Deposited: 10 Jan 2022 05:52
Last Modified: 10 Jan 2022 05:52
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142026