Petrophysical, microfacies properties of Cambrian rocks and modeling of the oil field Northwest of Hassi Messaoud

Abstract

The Cambrian Hassi Messaoud reservoir is a reservoir in East Algeria and North Africa, especially within the Hassi Messaoud field. This sequence consists of four main units: R3, R2, R1, R1 subdivided into the Ra and RI units. The Ra unit is the most significant due to its high reservoir potential. It is divided into six reservoirs from bottom to top: D4, D3, D2, ID, D1 and Z PSG. Additionally, the RI zone is known as D5. This study aims to evaluate the microfacies types and pore architecture to assess the reservoir quality of the Cambrian units. Using a comprehensive approach, it incorporates detailed petrographical analysis and SEM imaging to identify pore and grain characteristics, as well as the prevalent clay types and their distribution. Additionally, the study examines the flow and storage capacities of 5108 selected plugs from the six Cambrian units. Key parameters measured include porosity and permeability, alongside reservoir quality indicators such as the flow zone indicator (FZI), reservoir quality index (RQI), discrete rock type (DRT), and effective pore radius (R35). Based on these parameters, the plugs are categorized into six petrophysical static rock types (PSRT). PSRT1 has the most favorable reservoir quality, characterized by highy, permeability, discrete rock type (DRT), effective pore radius (R35), reservoir quality index (RQI), and flow zone indicator (FZI) values. This type predominantly consists of siliceous quartz arenite microfacies, improved by diagenetic features like dissolution and fracturing. Conversely, PSRT6, mainly made up of micaceous and argillaceous subarkose microfacies, exhibits the poorest reservoir quality due to tight compaction, cementation, and a high content of authigenic clay. PSRT2-5 samples include a diverse range of microfacies types, influenced by various diagenetic features such as compaction, cementation, authigenic clay content, fracturing, and dissolution. The PSRT samples demonstrate significant heterogeneity in both mineral composition and pore architecture. This study highlights the importance of understanding the primary factors that control reservoir quality, which could be relevant to similar Cambrian sequences in other regions. The subsequent phase of the study revealed that both unimodal and bimodal distributions of porosity and permeability in the unaffected drainage areas are fully utilized. Three-dimensional geological modeling conducted using PETREL indicated that reservoir properties, including structural and petrophysical aspects, are intricately linked to tectonic activities. Moreover, these properties predominantly manifest in areas adjacent to faults, influencing their structural positioning and contributing to water flow. This study aimed to evaluate petrophysical and geological parameters and assess the quality of the reservoir

مكمن حاسي مسعود الكمبري هو مكمن في شرق الجزائر وشمال أفريقيا، خاصة في حقل حاسي مسعود. يتكوّن هذا التسلسل من أربع وحدات رئيسية: R3 و R2 و R1 و R1 التي تنقسم إلى وحدتي Ra و RI. تعتبر وحدة Ra هي الأكثر أهمية نظراً لإمكاناتها المكمنية العالية. وهي مقسمة إلى ستة مكامن من الأسفل إلى الأعلى: D4 و D3 و D3 و D2 و ID و D1 و Z PSG. بالإضافة إلى ذلك، تُعرف منطقة RI باسم D5. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم أنواع المكامن المجهرية وبنية المسام لتقييم جودة المكامن في وحدات الكمبري. وباستخدام نهج شامل، تتضمن الدراسة تحليلاً صخرياً مفصلاً وتصويراً بالموجات فوق الصوتية لتحديد خصائص المسام والحبوب، بالإضافة إلى أنواع الطين السائدة وتوزيعها. بالإضافة إلى ذلك، تفحص الدراسة قدرات التدفق والتخزين ل 5108 سدادة مختارة من الوحدات الكمبريّة الست. تشمل البارامترات الرئيسية التي تم قياسها المسامية والنفاذية، إلى جانب مؤشرات جودة المكامن مثل مؤشر منطقة التدفق (FZI)، ومؤشر جودة المكامن (RQI)، ونوع الصخور المنفصلة (DRT)، ونصف قطر المسام الفعال (R35). استناداً إلى هذه العوامل، يتم تصنيف السدادات إلى ستة أنواع صخرية بتروفيزيائية احصائيا (PSRT). يتميز النوع PSRT1 بجودة المكامن الأكثر ملاءمة، ويتميز بارتفاع النفاذية، ونوع الصخور المنفصلة (DRT)، ونصف قطر المسام الفعال (R35)، ومؤشر جودة المكامن (RQI)، وقيم مؤشر منطقة التدفق (FZI). يتألف هذا النوع في الغالب من صخور الكوارتز السيليسية الدقيقة (كوارتز أرينيت)، والتي تم تحسينها من خلال عوامل التصخر مثل الذوبان والتكسير. وعلى العكس من ذلك، يُظهر النوع PSRT6، الذي يتكون أساسًا من طبقات مجهرية (micaceous and argillaceous subarkose)، أفقر جودة مكمنية بسبب الانضغاط المحكم وااللحام والمحتوى العالي من الطين الأوثيغيني ( Authigenic clay) تشتمل عينات PSRT2-5 على مجموعة متنوعة من أنواع الطبقات المجهرية التي تتأثر بخصائص التصخر مختلفة مثل الانضغاط، واللحام، والمحتوى الطيني الأوثيغيني Authigenic clay)، والتكسّر، والانحلال. تُظهر عينات PSRT عدم تجانس كبير في كل من التركيب المعدني وبنية المسام. تسلط هذه الدراسة الضوء على أهمية فهم العوامل الأساسية التي تتحكم في جودة المكامن، والتي يمكن أن تكون ذات صلة بتتابعات الكمبري المماثلة في مناطق أخرى. كشفت المرحلة الثانية من الدراسة أن كلاً من التوزيعات أحادية النمط وثنائية النمط للمسامية والنفاذية في مناطق وحدات غير المتأثرة مستخدمة بالكامل. أشارت النمذجة الجيولوجية ثلاثية الأبعاد التي أجريت باستخدام برنامج البترال إلى أن خصائص المكامن، بما في ذلك الجوانب الهيكلية والبتروفيزيائية، ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالأنشطة التكتونية. وعلاوة على ذلك، تظهر هذه الخصائص في الغالب في المناطق المتاثرة بالصدوع، مما يؤثر على وضعها الهيكلي ويساهم في تدفق المياه. هدفت هذه الدراسة إلى تقييم العوامل البتروفيزيائية والجيولوجية وتقييم جودة المكمن.