Characterization of proven Late Cretaceous Reservoir rocks in the Gulf of Gabes: Integrated case study

Caractérisation d’un réservoir prouvé du Crétacé Supérieur dans le Golfe de Gabès

¹ Faculty of Sciences of Tunis, Tunis El Manar University, U.R. Pétrologie Sédimentaire et Cristalline, Campus Universitaire, Tunis 2092, Tunisia
² Université de Lorraine, CNRS, GeoRessources, F-54000 Nancy, France
³ Entreprise Tunisienne d’Activités Pétrolières (ETAP), Charguia II, Tunis 2053, Tunisia

^* Corresponding author: sendaboughalmi@gmail.com

Received: 15 May 2021
Accepted: 8 December 2022

Abstract

Microstructural features control the petrophysical properties of rocks. Of these, pore size is particularly sensitive when non-wetting fluids saturate the reservoir. The pore networks and physical properties (helium, water and mercury saturation porosity, bulk density, nitrogen permeability, P-wave velocity and thermal conductivity) of different rock types from a productive Upper Cretaceous (Coniacian) reservoir in the tunisian offshore are measured on hydrocarbon-washed samples. The facies sampled of Douleb Member are wackestone, packstone and grainstone textures as well as dolostone, dolomitized packstone and anhydrite textures. Based mainly on the results obtained by mercury injection, the porous facies of the Coniacian Douleb Member are characterized by a complex pore system with a large morphological and pore size variability in the rock. Porosity values range from 0.3 to 23.6%, bulk densities vary from 2.05 to 2.92 g.cm⁻³. The permeability is variable from 3760 mD to values below 0.01 mD (measurement limit of the device). P-wave propagation velocity values range from 2060 to 6084 m.s⁻¹ and thermal conductivity varies from 1.43 to 3.77 W.m⁻¹.K⁻¹. The oil-impregnated facies with the best petrophysical characteristics are mainly the rudist-rich limestones and dolomites of the first unit (U1) of the Douleb Member. The well-sorted grainstones with small rudist debris and peloids have the best reservoir qualities. Porosity is the first order characteristic that controls petrophysical properties. The variability of permeability values around this first-order relationship is attributed to variations in the size of the pore access thresholds and connectivity. The variability in velocities is due to the shape of the voids, while the variability in thermal conductivity measurements is due to the nature of the contacts between the grains.

Résumé

Les caractéristiques microstructurales contrôlent les propriétés pétrophysiques des roches. Parmi celles-ci, la taille des pores est particulièrement sensible lorsque des fluides non-mouillants saturent le réservoir. Les réseaux poreux et les propriétés physiques (porosité par saturation à l’hélium, à l’eau et par injection de mercure, densité apparente, perméabilité à l’azote, vitesse de propagation des ondes P et la conductivité thermique) sont mesurés sur des échantillons lavés des hydrocarbures prélevés à partir d’un réservoir productif d’âge crétacé supérieur (Coniacien) situé dans l’offshore tunisien. Les facies échantillonnés du Membre Douleb sont de texture wackestone, packstone et grainstone, de texture dolostone et packstone dolomitisé ou encore composés d’anhydrite. En se basant essentiellement sur les résultats obtenus par injection de mercure, les faciès poreux du membre Douleb se caractérisent un système poreux complexe présentant une grande variabilité morphologique et de la taille des pores. Les valeurs de porosité sont comprises entre 0,3 et 23,6 %, les densités apparentes varient de 2,05 à 2,92 g.cm⁻³. La perméabilité varie de 3760 mD à des valeurs inférieures à 0,01 mD (limite de mesure de l’appareil). Les valeurs de vitesse de propagation des ondes P sont comprises entre 2060 et 6084 m.s⁻¹, et celles de conductivité thermique varient entre 1,43 et 3,77 W.m⁻¹.K⁻¹. Les facies imprégnés d’huile qui présentent les meilleures caractéristiques pétrophysiques sont essentiellement les calcaires riches en débris de rudistes et les dolomies de la première unité (U1) du membre Douleb. Les grainstones bien classés à petits débris de rudistes et pelletoïdes présentent les meilleures qualités réservoirs. La porosité est, au premier ordre, la caractéristique qui contrôle les propriétés pétrophysiques. La variabilité des valeurs de perméabilité autour de cette relation de premier ordre est attribuée à des variations de la taille des seuils d’accès aux pores et de la connectivité. Celle des vitesses est due à la forme des vides, alors que celle observée pour les mesures de conductivité thermique dépend de la nature des contacts entre les grains.