Estimation of Water Content Using GPR and Seismic Data in a Sand Dune in Eastern Saudi Arabia. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Ali Alkhunaizi - Final Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 4 October 2024. Download (4MB)

Arabic Abstract

في العديد من التطبيقات البيئية والهندسية والبترولية، يعد تشبع الماء والمسامية للمواد القريبة من السطح من العوامل الحاسمة. في هذه الدراسة، أقترح طريقة لتقدير تشبع الماء في الرواسب غير المجمعة المشبعة جزئيًا باستخدام سرعات الموجة الزلزالية إلى جانب سرعات الموجة الكهرومغناطيسية. باستخدام نماذج (قاسمان وهيرتز- ميندلين) ونموذج (كرم)، سيتم بناء علاقة رياضية بين السرعة الزلزالية والسرعة الكهرومغناطيسية ومقدار تشبع المياه في الرواسب غير المجمعة باستخدام خواص المسامية للسوائل والمصفوفة للصخور. يتم بعد ذلك تقدير تشبع الماء عن طريق تقليل الخطأ التربيعي بين العلاقة الرياضية المبنية سابقاً للسرعة الزلزالية والسرعة الكهرومغناطيسية وقيمة السرعة الزلزالية المقاسة عند كل مستوى عمق. بعد النتائج، أقوم بالتحقق من صحة قيم تشبع الماء المقدرة من العلاقة الرياضية المقاسة من خلال المقارنة مع تلك المقاسة من عينات الرمل التي تم تحليلها في المختبر. تم اختبار طريقة الانعكاس المقترحة على بيانات حقيقية في الكثبان الرملية في شرق المملكة العربية السعودية، حيث تم قياس قيم تشبع الماء في المختبر لـ 4 عينات من أعماق مختلفة. وتراوحت نسبة الخطأ بين قيم تشبع الماء الفردية المقدرة من العلاقة الرياضية والمقاسة في المختبر من (26.8% - 131.813%). ومع ذلك، كان لكلا المجموعتين قيمة متوسطة مشتركة تبلغ ~0.07 مع وجود خطأ أقل من 1% يشير إلى استنتاج جماعي لبيئة الكثبان الجافة. علاوة على ذلك، فإن القيم المتوسطة لتشبع الماء المقاس والمقدر قريبة من القيمة المتوسطة لتشبع الماء التي يتم الإبلاغ عنها بشكل شائع في الكثبان الرملية الجافة في جميع أنحاء العالم (~0.06).

English Abstract

In many environmental, engineering, and petroleum applications, water saturation (SW) and porosity (φ) of near-surface materials are critical parameters. In this study, I propose a method to estimate SW in partially saturated unconsolidated sediments using seismic P-wave velocities alongside GPR velocities. Utilizing Gassmann and Hertz-Mindlin models (P-wave) and CRIM model (GPR), I construct VP (z, SW) & VG (φ, SW) relations using available information about other matrix and pore-fluid properties. SW is then estimated by minimizing the normalized squared error between the VP (SW,VG) and the VP value measured at the maximum penetration depth of the diving direct P-wave corresponding to each offset. I validated SW values estimated from the measured VP and VG through comparison with those measured from sand samples analyzed in the lab. The proposed inversion method was tested on real data in a sand dune in eastern Saudi Arabia, where SW values were measured in the laboratory for 4 samples from different depths. Error between individual inverted and measured SW values ranged from (26.8% - 131.813%). Nevertheless, both sets had a common mean value of ~0.07 with an error of less than 1% indicating a collective conclusion of a dry dune environment. Furthermore, means of both measured and inverted SW sets are close to the mean of SW values commonly reported in dry sand dunes across the globe (~ 0.06).

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Earth Sciences Research > Environment Petroleum > Reservoir Characterization
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	Al-Shuhail, Abdullatif
Committee Members:	Al-Shuhail, Abdullatif and Hanafy, Sherif and Benaafi, Mohammed
Depositing User:	ALI ALKHUNAIZI (g201687380)
Date Deposited:	07 Feb 2024 06:21
Last Modified:	07 Feb 2024 06:21
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142807