THE PETROPHYSICAL IMPLICATIONS OF STROMATOLITES STRUCTURES ON RESERVOIR QUALITY OF THE DAM FORMATION, SAUDI ARABIA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (Master's Thesis) Jaber Muharrag - Masters Dissertation.pdf - Accepted Version Download (5MB)

Arabic Abstract

اتحُقق هذه الدراسة في العلاقة بين أشكال الستروماطوليت والسياق الطبقي والخصائص البتروفيزيائية في الصخور الكلسية، مع التركيز على عينات من تكوين دام الميوسيني في المملكة العربية السعودية. تم تحليل ستين عينة أسطوانية أساسية، تشمل ستروماطوليت عمودي الشكل مأخوذ من فوق وتحت الحد الطبقي )أربعون عينة مقسمة بالتساوي( وستروماطوليت مرتبط بشكل جانبي )عشرون عينة(، باستخدام الملاحظات الميدانية والتقنيات البتروغرافية والرنين المغناطيسي النووي لتقييم المسامية والنفاذية وهندسة نظام المسام وخصائص الطبقات. أظهرت الستروماطوليتات العمودية والمترابطة طبقات متناوبة بين طبقات غنية بالمكريت الكثيف وأخرى غنية بالحبيبات وذات مسامية عالية، حيث تتراوح المسامية بين 33.93 % و 48.04 % للستروماطوليتات العمودية وبين 32.28 % و 54.90 % للستروماطوليتات المترابطة. وتتنوع النفاذية بشكل كبير، حيث تتراوح بين 1.38 ملي دارسي و 1900.50 ملي دارسي للستروماطوليتات العمودية وبين 13.31 ملي دارسي و 2017.78 ملي دارسي للستروماطوليتات المترابطة، مع تفاوت أقل في الأخيرة . فوق الحد الطبقي، تشكلت الستروماطوليتات في فترات النظام الانتقالي تحت ظروف مياه متقلبة، مما أدى إلى ترسب رواسب غنية بالحبيبات في الظروف ذات الطاقة الحركية العالية للمياه، بينما أدت الظروف ذات الطاقة الحركية المنخفضة للمياه إلى تراكم رواسب غنية بالطين وتقليل النفاذية. في المقابل، أظهرت الستروماطوليتات تحت الحد الطبقي التي تشكلت في بيئات مياه راكضه أنسجة مدعومة بالطين تم تعديلها بواسطة عمليات التحجر، مما أدى إلى هياكل مسامية أكثر انتظامًا ونطاقات نفاذية أضيق. تعكس هذه الاختلافات توزيعًا ثنائي الطور للرنين المغناطيسي النووي فوق الحد الطبقي وتوزيعًا أحادي الطور تحته، مما يبرز تفاوتًا في هندسة نظام المسام وسلوك تدفق السوائل. على الرغم من أن التحليلات البتروغرافية والرنين المغناطيسي النووي قدمت رؤى قيمة، إلا أنها لم تتمكن بمفردها من تفسير التنوع الملحوظ في النفاذية، مما يبرز الأدوار المهمة لاتصال المسام واتجاه الطبقات. تؤكد هذه الدراسة أهمية أشكال الستروماطوليت والسياق الترسيبي والتاريخ الطبقي في التحكم في الخصائص البتروفيزيائية وديناميكيات تدفق السوائل، مما يوفر دلالات مهمة لتوصيف المكامن في الأنظمة الكلسية.

English Abstract

This study investigates the relationship between stromatolite morphology, stratigraphic context, and petrophysical properties in carbonate strata, focusing on samples from the Miocene-aged Dam Formation in Saudi Arabia. A total of 60 core plug samples, comprising columnar stromatolites (CF) collected above and below a sequence boundary (SB) (40 samples, evenly split) and laterally linked stromatolites (LL, 20 samples), were analyzed using field observations, petrographic techniques, and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) to evaluate porosity, permeability, pore system architecture, and laminae characteristics. CF and LL stromatolites above SB exhibit alternating dense, micrite-rich laminae and highly porous, grain-rich laminae, with porosity ranging from 33.93% to 48.04% for CF forms and 32.28% to 54.90% for LL forms. Permeability varies significantly, ranging from 1.38 mD to 1900.50 mD for CF stromatolites and 13.31 mD to 2017.78 mD for LL stromatolites, with LL forms displaying less variability. Above the SB, stromatolites formed in transgressive system tracts under fluctuating energy conditions exhibit higher permeability due to grain-dominated sediments deposited during high-energy events, whereas low-energy conditions produce mud-dominated sediments with reduced permeability. In contrast, CF form stromatolites below the SB, deposited in restricted environments, feature mud-supported fabrics modified by diagenesis, resulting in more uniform pore structures and narrower permeability ranges. These differences are reflected in bimodal NMR distributions above the SB and unimodal distributions below, highlighting variability in pore system architecture and fluid flow behavior. While petrographic and NMR analyses provided valuable insights, they alone could not fully explain the observed permeability variability, emphasizing the critical roles of pore connectivity and laminae orientation. This research underscores the importance of stromatolite morphology, depositional history, and stratigraphic context in controlling petrophysical properties and fluid flow dynamics, offering significant implications for reservoir characterization in carbonate systems.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Earth Sciences Petroleum
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	Eltom, Hassan
Committee Members:	ElHusseiny, Ammar and Fawwaz, Alkhaldi
Depositing User:	JABER MUHARRAG (g202003200)
Date Deposited:	31 Dec 2024 08:48
Last Modified:	31 Dec 2024 08:48
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143115