Physical, Digital, Theoretical, and Seismic-Scale Rock Physics for Reservoir Characterization: Conventionals and Organic-Rich Shale. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF PhD_Thesis_Alabbad_V4_comb2.pdf - Published Version Restricted to Repository staff only until 6 January 2025. Download (10MB)

Arabic Abstract

الاسم الكامل: ابرار احمر العباد عنوان الرسالة: فيزياء الصخور التجريبية والرقمية والنظرية لتوصيف المكامن على مستوى البيانات الزلزالية : المكامن النفطية التقليدية والمكامن النفطية الغير تقليدية الغنية بالمواد العضوية التخصص: جيوفيزياء تاريخ الدرجة العلمية: نوفمبر 2023 التفسير الزلزالي الكمي هو نهج حتمي لتقدير الخواص البتروفيزيائية للصخور أهمها تتلخص في معرفة نوع الأحجار ومساميتها و نوع المادة المحفوظة في مسام هذه الصخور من خلال تحليل البيانات المشتقة زلزاليا. أهم العوامل التي تؤثر على التفسير الكمي هي دقة نماذج فيزياء الصخور في تقدير الخصائص المرنة للصخور من خلال خصائصها البتروفيزيائية؛ توفر بيانات مساعدة عن الصخور لاستخراج معادلات إضافية تدعم نموذج فيزياء الصخور وتعوض النظام غير المحدد؛ نوع الصخور و مدى حساسية الاستجابة المرنة لهذه الموجات للتغيرات في الخواص البتروفيزيائية لهذه الصخور؛ التحقق من فعالية نماذج فيزياء الصخورعلى نطاق المكامن مقابل نطاق البيانات المستخدمة في تطوير النماذج التي تم جمعها من الآبار النفطية. تم تطوير مسارات عمل التفسير الزلزالي الكمي المستندة إلى فيزياء الصخور للمكامن التقليدية الفتاتية والكربوناتية والمكامن الغير تقليدية الغنية بالمواد العضوية من خلال معالجة العوامل التي تؤثر على دقة هذا التفسير والتغلب عليها. من التحديات الشائعة التي نواجها عند التعامل مع مكامن الكربونات هو تشتت العلاقة بين بيانات سرعة ومسامية الصخور مما يجعل دقة نموذج فيزياء الصخور أقل صحة. ومع ذلك، فقد وجدنا مكمنين من الكربونات على بعد آلاف الأميال من بعضهما البعض مع اتجاهات مسامية دقيقة للغاية. يمكن تطبيق نفس نموذج فيزياء الصخور على كلا المكمنين مما يشير إلى وجود قواسم مشتركة في عمليات التحوير الناتجة عن التفاعل الكيميائي بين الصخر و المياه الجوفية. علاوة على ذلك، في دراسة حالة لمكمن نفطي فتاتي، قمنا بتفسير البيانات المشتقة زلزاليا لتقدير المسامية، و نوع السائل المسامي، ومحتوى الطين الموجود في الصخر باستخدام نموذج فيزياء الصخور ذات الرمال الصلبة و مسامية صخرية بقيمة 15% كمؤشر لنوع السائل المسامي. في دراسة حالة لمكمن نفطي كربوناتي، قمنا بتفسير البيانات المشتقة زلزاليا لتقدير المسامية و نوع السائل المسامي باستخدام نموذج فيزياء الصخور ذات الرمال الصلبة و مسامية صخرية بقيمة 20% كمؤشر للسوائل. في دراسة الحالة الخاصة مكمن نفطي غير تقليدي غني بالمواد العضوية مع معادن معقدة ومسامية صغيرة، قمنا بتبسيط الخواص البتروفيزيائية من خلال تجميع المعادن إلى كربونات وكوارتز وطين، ثم قمنا بتطوير علاقات متداخلة بين الكربونات ومجموعات المعادن الأخرى. ثم استخدمنا نموذج فيزياء الصخور ذات الأسمنت الثابت جنبًا إلى جنب مع العلاقات المتبادلة لعلم المعادن لتفسير البيانات المشتقة زلزاليا فيما يتعلق بالمسامية، ومحتوى الكيروجين، وحجم الكربونات، وحجم الكوارتز، ومحتوى الطين. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء تحليل فيزياء الصخور الرقمية على عينات غنية بالمواد العضوية لفهم العوامل الدقيقة التي تؤثر على الخصائص المرنة بما في ذلك هندسة المسام واتصال الكيروجين.

English Abstract

Quantitative seismic interpretation (QSI) is a deterministic approach to estimate rock’s petrophysical properties, namely lithology, pore fluid and porosity, from seismically derived impedance volumes. The factors that affect the interpretation are the accuracy of rock physics models to estimate the rock’s elastic properties from its petrophysical properties; the availability of additional data to extract additional equations supporting the rock physics modeling and compensating for the underdetermined system; the type of lithology and the sensitivity of elastic response to changes in the petrophysical properties of the rock; and addressing the scale of investigation and the rock physics modeling versus the scale of the input data. Rock physics-based seismic interpretation workflows have been developed for clastic, carbonate, and organic-rich unconventional reservoirs by tackling and overcoming the factors affecting such interpretation. A common challenge faced when dealing with carbonate reservoirs is the velocity-porosity scatter which makes the accuracy of a rock physics model lower. However, two carbonate reservoirs thousands of miles away from each other were found to have tight velocity-porosity trends. Moreover, the same rock physics model can be applied to both reservoirs which indicates a commonality in the diagenetic processes and pore network geometry. Furthermore, in a clastic reservoir case study, Ip and Is were interpreted for porosity (), pore fluid, and clay content using the stiff-sand rock physics model and of 0.15 as a pore fluid indicator. In a carbonate reservoir case study, Ip was interpreted for porosity and pore fluid by using the stiff-sand rock physics model and of 0.2 as a fluid indicator. In the case study of an organic-rich unconventional reservoir with complex mineralogy and small porosity, the petrophysical properties needed to be simplified by grouping the mineralogy into carbonate, quartz, and clays and then developed linear inter-relationships between carbonate and other mineralogy groups. Then, the constant-cement rock physics model was applied along with the mineralogy’s inter-relations to interpret Ip and Is for porosity, kerogen content, carbonate volume, quartz volume, and clay content. Additionally, digital rock physics analysis was performed on organic-rich samples to understand the micro-scale factors affecting the elastic properties including the pore geometry and kerogen connectivity.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Earth Sciences Petroleum > Reservoir Characterization
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	humphrey, john
Committee Members:	Dvorkin, Jack and Elhusseiny, Ammar and Soupios, Panteleimon and Abu mahfouz, Israa
Depositing User:	ABRAR ALABBAD (g202113910)
Date Deposited:	07 Jan 2024 08:24
Last Modified:	07 Jan 2024 08:24
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142745