CONTROLS ON THE SPATIAL VARIABILITY OF PORE SYSTEMS IN SHALLOW MARINE STRATA: THE CASE OF THE UPPER JUBAILA FORMATION OF THE ARAB-D RESERVOIR ANALOGUE, SAUDI ARABIA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS Thesis Final_LBS.pdf - Submitted Version Restricted to Repository staff only until 23 January 2023. Download (81MB)

Arabic Abstract

،المختلفة الكربونات أنواع تولد ما غال ًبا .والغاز النفط صناعة في وإنتاجھ لتطویره تحد ًیا الكربونات خزان یمثل ما عاد ًة العملیات بسبب ھذا یحدث .متجانسة غیر خزانات ،المستقرة غیر معادنھا إلى بالإضافة الصخور یشكل حي كائن وھي النسیج تعدیل الثانویة العملیات ھذه لجمیع یمكن .الكربونات ترسیب قوام فوق تطبع ما كثی ًرا التي المختلفة التنمویة .الخزان جودة تباین على یؤثر مما ،كبیر بشكل الأصلي الترسیبي الخزانات أھم من )كیمریدجیان - العلوي الجوراسي العصر( العلیا الجبیلة لتكوین الضحلة البحریة الكربونات طبقة تعد التكوین ھذا في حدثت التي للعملیات الجید الفھم سیساعد .الزیوت من برمیل ملیون أنتجت التي الأوسط الشرق في عن بعی ًدا الأبعاد ثلاثیة مساحة في )والنفاذیة المسامیة( الخزان بجودة التنبؤ على المسام أنظمة في الناتجة والتغیرات بنا ًء التكوین ھذا في تعمل التي والتولید الترسیب لعملیات أفضل فھم ھو البحث ھذا من الھدف فإن ،لذلك .البیانات نقاط الخزان وجودة المسام أنظمة تختلف كیف درسنا ،البحث ھذا في .النساء ووادي ملحم وادي في النتوءات بیانات على العوامل استكشفنا ،ذلك إلى بالإضافة .النساء ووادي ملحم وادي في النتوءات بیانات على بنا ًء العلیا الجبیلة تكوین في مھ ًما دو ًرا یلعبان والتشوه الترسیب من ك ًلا أن افترضنا .الصخور وجودة المسام أنظمة تنوع في تتحكم التي المھیمنة .المتأثرة الصخور وخصائص المسام أنظمة وإنشاء الصخریة الأقمشة تعدیل في نتوء من منطقتین في )التراص نمط وتحدید الصخور وصف ذلك في بما( الأقسام بقیاس قمنا ،الھدف إلى للوصول ،الرقیقة الأقسام وصف ذلك في بما ،المنتظم المعملي الفحص إجراء تم .النساء ووادي ملحم وادي في العلوي الجبیلة ،)XRD( السینیة الأشعة حیود وقیاس ،)XRF( السینیة الأشعة ومضان ،)RCA( الروتیني الأساسي والتحلیل .المستقرة والنظائر ،)DW( دولومیت وحجر ،)SP( ستروماتوبوروید حزمة حجر :صخریة حواجز )ثلاثة( 3 على الدراسة تعرفت أنماط ذات الداخلیة المنحدرات بیئات في الصخریة الأسطح لھذه الترسیبیة البیئة كانت .)DM( دولومیت طیني وحجر .النساء ووادي ملحم وادي في موجودة الصخور جمیع .الضحلة الصاعد التراص ،الدقیق التحویل ،الذوبان :المثال سبیل على( تحلل میزات )سبعة( 7 الصخري الفحص اقترح ،ذلك على علاوة بین( المسام أنواع )خمسة( 5و )والتكسیر ،الدمك / الدفن ،اللومیت إزالة ،المتأخرة التحولات ،المبكرة التحولات ،الكسر ،)WP( الجسیمات داخل ،)BC-fp( المحفوظ البلوري النسیج ،)BC-nfp( محفوظ نسیج غیر البلورات -BC السائدة إلى أدى مما دولمةو الانحلال ملحم وادي على یغلب .العلیا الجبیلة تكوین في موجودة )الأدنى والانحلال وأنظمة الانحلال من الأدنى الحد إلى أدى والتكسیر الدمك / الدفن النسا وادي على یغلب بینما ،WPو ،nfp، BC-fp .الكسر مسام صخور من مختلفة أنواع 3 إلى العلیا الجبیلة في )والنفاذیة المسامیة( الصخور جودة وقیم المسام أنظمة بین التكامل أدى الحجر سحنات في سادت والتي محفوظة البلورات بین نسیجیة غیر مادة عن عبارة 1 RRT’s). RRT( المكمن عن عبارة 2 mD). RRT 0.1-1222( عالیة ونفاذیة )٪26-4( عالیة بمسامیة 1 RRT یتمیز .الدولومیت الطیني الحجر وحجر ستروماتوبوروید حجر سحنات في سائ ًدا كان والذي الجسیمات داخل وجسیم محفوظ البلورات بین نسیج رئیسي بشكل 2و 1 RRT توجد .)mD 1.3–0.1( ونفاذیة )٪16–7.4( معتدلة بمسامیة 2 RRT یتمیز .الدولومیتي الصخور جمیع على یسیطر الذي والكسر الانحلال من الأدنى الحد ھو 3 RRT فإن ،ذلك على علاوة .ملحم وادي في .)mD 0.1–0.01( ونفاذیة )٪7.2-0.9( منخفضة بمسامیة 3 RRT یتمیز .النیسة وادي منطقة في xx RRT( جیدة مكمن جودة ملحم وادي في )NFP( النسیجیة غیر المحفوظة الدولومیت مسام أنظمة من معینة فترات تمثل متشابھة مسام أنظمة عن الزمنیة الفترة لھذه الجانبي التتبع كشف .المنخفضة الخزان جودة مناطق وسط في وتوجد )1 مجموعاتثلاث ُیظھر.NFPفيجانبًیاتبایًناالجانبیةللعیناتالدقیقالتحلیلأظھر،ذلكعلىعلاوة.)NFP(باستمرار المسامیة في المفتوحة المسام مساحة )1( :تشمل والتي ،المتقاطعة المسامیة ونفاذیة الصخري القوام على بنا ًء NFP في .الأسمنتیة المسام مساحة )3( و ،البلورات بین المسامیة في جزئ ًیا المفتوحة المسام مساحة )2( ،البلورات بین یحتوي .مختلفتین مجموعتین في تقع النساء ووادي ملحم وادي من المأخوذة العینات أن المستقرة النظائر تحلیل أظھر .VPDB ‰ 1.559- إلى 7.075- من δ18O وقیم VPDB ‰ 2.416 إلى 0.44- من δ13C قیم على ملحم وادي ‰ 2.93- إلى 0.91- من δ18Oو VPDB ‰ 1.72- إلى 0.83- من تتراوح 13C قیم فإن ،نیسة وادي عكس على مما الخلقي للتطور مختل ًفا تاری ًخا شھدت نسا ووادي ملحم وادي في العینات أن المجموعتان ھاتان اقترحت .VPDB .الصخریة الأوصاف مثل السابقة الملاحظات یدعم فإن ،ذلك ومع ،متشابھة صخریة طبقات لھا النساء ووادي ملحم وادي في العینات أن أعلاه المذكورة النتائج أظھرت من كل تعتبر .)والنفاذیة المسامیة( الصخور وجودة المسام أنظمة في مختلفة اختلافات تظھر مختلفة تك ّون تواریخ لھا على یعتمد المسام نظام إنشاء أن إلى البیانات تشیر حیث ملحم وادي منطقة في مھمتین والتشكیل الترسیب عملیتي إلى تؤدي مھیمنة BC-fp مسام أنواع إلى DWو SP صخور في والتحلل الانحلال أدى ،المثال سبیل على( الصخر في .)1 RRT الخیوط BC-nfp السائدة إلى أدى DM اللیثوفاسیس في یحدث مماثلة عملیة تؤدي حیث ،2 RRT سائ ًدا تحل ًلا الصخریة الحجرات جمیع ُتظھر .النساء وادي في الأصلیة الأقمشة جمیع یطبع التعرق أن یبدو ،المقابل .الخزان / الصخور جودة ضعف إلى یؤدي الذوبان من الأدنى الحد إلى یؤدي مما للدفن جودة على یؤثر أن یمكن تكوین داخل الجیولوجیة العملیات في تباین لوجود وشام ًلا تناظریاً فھماً الدراسة ھذه توفر كیمریدجیان لطبقات الجوفیة الخزانات بجودة التنبؤ تحسین على الفھم ھذا سیساعد .وجانب ًیا عمود ًیا الصخور / الخزان .الأوسط الشرق في مھم خزان أنھا أثبتت التي الجبیلة

English Abstract

Carbonate reservoir commonly offers a challenge for its development and production in the oil and gas industry. Various carbonate types, an organism that forms the rock as well as their unstable minerals, often generate heterogeneous reservoirs. This happens due to various diagenetic processes that frequently overprint carbonate depositional textures. All those secondary processes can significantly modify the original depositional texture, impacting reservoir quality variation. The shallow marine carbonate strata of the upper Jubaila Formation (Upper Jurassic - Kimmeridgian) is one of the most important reservoirs in the Middle East that produced a million barrels of oils. A good understanding of the processes that happened in this formation and resulting pore systems variations will help predict reservoir quality (porosity and permeability) in a 3D space away from data points. Therefore, the objective of this research is to better understand depositional and diagenetic processes that operated in this formation based on outcrop data in Wadi Malham and Wadi Nisah. In this research, we investigated how pore systems and reservoir quality vary in the upper Jubaila Formation based on the outcrop data in the Wadi Malham and Wadi Nisah. In addition, we explored the dominant factors that control pore systems variation and rock quality. We hypothesized that both depositional and diagenesis play an important role that modifying rock fabrics, creating pore systems, and impacting rock properties. To reach the objective, we did measure sections (including rock description and stacking pattern determination) in two localities of the upper Jubaila outcrop in the Wadi Malham and Wadi Nisah. The systematic laboratory examination was performed, including thin sections description, routine core analysis (RCA), x-ray Fluorescence (XRF), x-ray diffractometry (XRD), and stable isotopes. The study recognized 3 (three) lithofacies: stromatoporoid packstone (SP), dolomitic wackestone (DW), and dolomitic mudstone (DM). The depositional environment for these lithofacies was in the inner ramp environments with shallowing upward stacking patterns. All lithofacies exists in the Wadi Malham and Wadi Nisah. Furthermore, petrographic examination suggested 7 (seven) diagenesis features (eg: dissolution, micritization, early dolomitization, late dolomitization, dedolomitization, burial/compaction, and fracturing) and 5 (five) pore types (intercrystal non-fabric preserved (BC-nfp), intercrystal fabric preserved (BC-fp), intraparticle (WP), fracture, and microporosity) exist in upper Jubaila Formation. Wadi Malham is dominated by dissolution and dolomitization diagenesis resulted in dominant BC-nfp, BC-fp, and WP pore systems, whereas Wadi Nisah is more dominated by burial/compaction and fracturing resulted in microporosity and fracture pore systems. The integration between pore systems and rock quality (porosity and permeability) values in the upper Jubaila lead to 3 different reservoir rock types (RRT’s). RRT 1 is intercrystal non-fabric preserved which dominated in the dolomitic mudstone facies. RRT 1 has high porosity (4-26%) and high permeability (0.1-1222 mD). RRT 2 is intercrystal fabric preserved and intraparticle which dominated in the stromatoporoid packstone and dolomitic wackestone facies. RRT 2 has moderate porosity (7.4–16%) and permeability (0.1–1.3 mD). RRT 1 and 2 mainly exist in the Wadi Malham. Moreover, RRT 3 is microporosity & fracture which is dominated in all lithofacies in the Wadi Nisah locality. RRT 3 has low porosity (0.9–7.2%) and permeability (0.01–0.1 mD). Certain intervals of non-fabric preserved dolomite (NFP) pore systems in the Wadi Malham represent good reservoir quality (RRT 1) and are present in the middle of low reservoir quality zones. Lateral tracing of this interval revealed consistently similar pore systems (NFP). Furthermore, careful analysis of lateral samples revealed lateral variation of NFP. It shows three groups in NFP based on the rock textures and porosity-permeability cross plot, comprising: (1) open pore space in the intercrystal porosity, (2) partially open pore space in the intercrystal porosity, and (3) cemented pore space. Stable isotope analysis revealed that samples from Wadi Malham and Wadi Nisah fall on 2 (two) different clusters. Wadi Malham has δ13C values from -0.44 to 2.416 ‰ VPDB and δ18O values from -7.075 to -1.559 ‰ VPDB. As opposed Wadi Nisah has δ13C values from -0.83 to -1.72 ‰ VPDB and δ18O values from -0.91 to -2.93 ‰ VPDB. These 2 clusters suggested that samples in the Wadi Malham and Wadi Nisah experienced different diagenetic history which supported previous observations such as petrographic descriptions. The results mentioned above demonstrated that samples in the Wadi Malham and Wadi Nisah have similar lithofacies, however, they have different diagenesis histories which exhibit different pore systems variations and rock quality (porosity and permeability). Both depositional and diagenesis processes are important in the Wadi Malham area as data suggested that pore system creation is lithologic dependent (e.g., dissolution and dolomitization in SP and DW lithofacies resulted to dominant BC-fp pore types leads to RRT 2, where a similar process occurs in DM lithofacies resulted to dominant BC-nfp leads RRT 1). In contrast, diagenesis seems to overprint all original fabric in Wadi Nisah. All lithofacies shows dominant burial diagenesis resulting in minimal dissolution leads to poor rock/reservoir quality. This study provides an analogue and comprehensive understanding that geologic processes variation exists within a formation which can influence reservoir/rock quality vertically and laterally. This understanding will help to improve subsurface reservoir quality prediction of Kimmeridgian Jubaila strata which proved to be an important reservoir in the Middle East.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Earth Sciences
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	Kaminski, Michael A.
Committee Members:	Eltom, Hassan and El-Husseiny, Ammar
Depositing User:	LAODE STIAWAN (g201705870)
Date Deposited:	25 Jan 2022 07:04
Last Modified:	25 Jan 2022 07:04
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142053