Depositional facies, drowning succession, and diagenesis impact on petroleum reservoir quality of Miocene carbonate buildup near West Baram Line, Central Luconia Area, Sarawak Basin, Malaysia

ชุดลักษณ์การสะสมตัว ลำดับต่อเนื่องการจมตัว และผลกระทบของการก่อตัวใหม่ต่อคุณภาพของแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมหินปูนก่อตัวสมัยไมโอซีน ใกล้แนวบารัมตะวันตก เขตลูโคเนียตอนกลาง แอ่งซาราวัค ประเทศมาเลเซีย

Name: Puntira, Henglai

LCSH: Limestone -- Malaysia

LCSH: Petroleum -- Geology

LCSH: Geology, Stratigraphic -- Miocene

Abstract: Middle Miocene carbonate buildups in Central Luconia area, offshore Malaysia, are the major contributors to hydrocarbon production in Southeast Asia. These carbonates are variable in sizes and their morphologies, from a few km2 to more than 200 km2. Even though, small carbonate buildups, ~30 km2, are common in ancient and modern carbonate systems. The previous studies are not fully emphasized on depositional facies, platform drowning, and impact of diagenesis on petroleum reservoir quality.This research focused on a deeply buried carbonate buildup (3,600–4,400 m) near the West Baram line in the east of the Central Luconia area. The studied platform had a thick carbonate reservoir and a large gas column of > ; 600 m. The study area was fully covered by 3-D seismic data in the time domain and five drilled wells (A-E). Only Wells D and E penetrated most of the carbonate platform with a full suite of well-logs.This study was available with core samples, thin sections, porosity and permeability data obtained from routine core analysis, and stable oxygen and carbon isotopes. This dataset allowed for the interpretation of depositional facies change through time, determining geological factors controlling platform drowning, and providing new insights into the diagenesis enhancing petroleum reservoir porosity in the studied platform.The platform was stratigraphically divided into five zones (from top to bottom): Zones 1, 2 Upper, 2 Lower, 3 Upper, and 3 Lower by low porosity intervals. This study classified core samples into thirteen detailed lithofacies before grouping them into five facies groups: (1) coral boundstone, (2) bioclastic packstone, (3) bioclastic wacke-packstone, (4) argillaceous carbonate, and (5) interbedded shale and carbonate.Facies changed in Well D were observed from mainly bioclastic wacke-packstone in Zone 3 to bioclastic packstone and coral boundstone in Zone 1 before being covered by interbedded shale and carbonate at the top. Whereas in Well E, the facies in Zone 3 changed upward from interbedded bioclastic wackestone and packstone facies to abundant coral boundstone facies in Zone 2 before passing upward into the interbedded shale and carbonate.From the interpretation, the seismic reflections can be classified into six seismic facies groups: (1) mounded forms at the reef crest in Zone 1, (2) mounded forms at the platform margin in Zones 2 and 3, (3) sheet-like forms in the platform interior in Zones 2 and 3, (4) parallel to draping reflectors onlapping the platform margin, (5) inclined seismic reflectors onlapping the platform downslope, and (6) sigmoidal oblique geometries of prograding deltas.The facies associations and analysis of seismic facies suggested to five sub-environments: (1) coral boundstone facies deposited at the reef margin, (2) bioclastic packstone facies deposited in backreef environment, (3) bioclastic wacke-packstone facies deposited in a platform interior, (4) interbedded shale and carbonate facies deposited on the slope, and (5) argillaceous carbonate facies deposited as flooding layers.This carbonate buildup exhibited a long-term backstepping trend of depositional environments, which was obviously seen in the coral boundstone along the margins. On a smaller scale, deposition occurred in cycles, starting with a transgressive flooding layers of mud-rich carbonate facies across the platform. Then, platform-top facies belts generally aggraded, and the depositional cycles were truncated with subaerial exposure associated with sea-level fall. During subsequent cycles, the platform facies belt progressively backstepped, ultimately forming a pinnacle geometry.Strontium isotope dating indicated the studied platform drowning at ~12 Ma, which was earlier than other Luconia platforms (8–10 Ma). More local tectonic subsidence in the studied platform during the Middle Miocene was likely the main cause of the early demise of this carbonate platform.Integration of petrographic observation, seismic interpretation, and stable carbon and oxygen analysis revealed that the studied carbonate platform experienced a complex diagenetic evolution that was influenced by the distribution of primary depositional facies, grain types, and minerals. Five key diagenetic processes were identified: (1) micrite-filling intracoralline pores, (2) calcitization (neomorphism) of coral, (3) dissolution, (4) calcite cementation, and (5) dolomitization. Among these, the dissolution process primarily creates reservoir porosity, mostly found in coral.This study analyzed geochemical compositions of (1) calcitized (neomorphosed) coral, (2) equant calcite cement, (3) dolomitized coralline algae, and (4) pervasive dolomite. Geochemical data from calcitized corals, having d18O values of -6.82 to -6.12‰ (V-PDB) and d13C values of -0.77 to -0.55‰ (V-PDB), were interpreted to be precipitated by freshwater at a surface temperature of ~28°C. Similar to calcite cements, having d18O values of -8.83 to -7.86‰ (V-PDB) and d13C values of -5.6 to -3.5‰ (V-PDB). Dolomitized coralline algae had isotopic values similar to their depositional composition. Two distinct pervasive dolomites, which the first one had a d18O value of 0.45‰ (V-PDB), while the second one had d18O values of -2.05 and -1.88‰ (V-PDB). These pervasive dolomites were interpreted to be compatible with slightly evaporated seawater.Freshwater dissolution below subaerial exposure surfaces created high porosity intervals with variations in reservoir properties due to their depositional facies. Coral boundstone at the reef margin has moderate to high porosity (4-32%) and high permeability (1-988 mD). Bioclastic packstone in backreef environments has high porosity (2-32%) and moderate permeability (0.1-193 mD). Bioclastic wacke-packstone deposited in platform interior environments has moderate porosity (2-19%) and low permeability (0.01-9 mD). Early replacive dolomitization preserved porosity of 23% in the lower platform, whereas the adjacent limestone attained porosity of < ; 5%.A thick gas column and overpressure in the carbonate and overlying shale are the key mechanisms for porosity preservation in the upper part of this deep-buried platform. In contrast to other Luconia platforms, the aquifer in the studied platform is small and should have minimal impact on gas recovery, allowing efficient recovery through gas expansion when reservoir pressure is lowered.

Abstract: หินปูนก่อตัวสมัยไมโอซีนตอนกลาง ในพื้นที่ลูโคเนียตอนกลาง นอกชายฝั่งประเทศมาเลเซีย เป็นหนึ่งในแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมที่สำคัญในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ หินปูนก่อตัวเหล่านี้มีขนาดและรูปร่างสัณฐานวิทยาที่หลากหลาย ตั้งแต่ไม่กี่ตารางกิโลเมตรไปจนถึงมากกว่า 200 ตารางกิโลเมตร และแม้หินปูนก่อตัวขนาดเล็ก ประมาณ 30 ตารางกิโลเมตรจะพบได้ทั่วไปทั้งในอดีตและปัจจุบัน การศึกษาที่มีอยู่ยังขาดความเข้าใจในชุดลักษณ์การสะสมตัว วิวัฒนาการการจมตัว และผลกระทบของการก่อตัวใหม่ต่อคุณภาพของแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมงานวิจัยนี้มุ่งเน้นการศึกษาหินปูนก่อตัวขนาดเล็ก ซึ่งจมตัวลงไปใต้ดินที่ความลึก 3,600–4,400 เมตร อยู่ใกล้แนวบารัมตะวันตก ทางตะวันออกของเขตลูโคเนียตอนกลาง หินปูนก่อตัวนี้เป็นชั้นหินกักเก็บก๊าซธรรมชาติ ที่มีคอลัมน์ก๊าซหนามากกว่า 600 เมตร พื้นที่ศึกษาถูกครอบคลุมด้วยข้อมูลคลื่นไหวสะเทือนสามมิติ ในโดเมนเวลา และมีหลุมเจาะจำนวน 5 หลุม (A–E) โดยมีเพียงหลุม D และ E ที่เจาะลงไปเกือบทั้งหมดของหินปูนก่อตัว พร้อมทั้งมีข้อมูลการหยั่งธรณีหลุมเจาะ (well logging) ครบถ้วนชุดข้อมูลที่ใช้ในการศึกษา ประกอบด้วยแท่งตัวอย่างหิน (core samples) แผ่นหินบาง (thin sections) ข้อมูลความพรุนและการซึมผ่านของตัวอย่างหิน (porosity and permeability data) และข้อมูลไอโซโทปคาร์บอนและออกซิเจนที่เสถียร (stable oxygen and carbon isotopes) เพื่อตีความการเปลี่ยนแปลงชุดลักษณ์การสะสมตัว (depositional facies) ลำดับต่อเนื่องการจมตัว (drowning succession) และผลกระทบของการก่อตัวใหม่ (diagenesis) ต่อคุณภาพแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมหินปูนก่อตัวที่ศึกษานี้ถูกแบ่งออกเป็น 5 โซน จากบนลงล่าง ได้แก่ โซน 1 โซน 2 ตอนบน โซน 2 ตอนล่าง โซน 3 ตอนบน และโซน 3 ตอนล่าง ตามลำดับชั้นหิน โดยใช้ช่วงที่มีค่าความพรุนต่ำเป็นตัวแบ่ง จากตัวอย่างแท่งหินปูนสามารถจำแนกชุดลักษณ์ออกเป็น 13 ชนิด ซึ่งจัดได้เป็น 5 กลุ่ม ได้แก่ (1) หินบาวด์สโตนปะการัง (2) หินแพ็คสโตนเนื้อประสมชีวภาพ (3) หินแว็ค-แพ็คสโตนเนื้อประสมชีวภาพ (4) หินปูนเนื้อดิน และ (5) หินดินดานสลับกับหินปูนในหลุม D ชั้นหินมีการเปลี่ยนแปลงของชุดลักษณ์ จาก หินแว็ค-แพ็คสโตนเนื้อประสมชีวภาพ ในโซน 3 ไปเป็นหินแพ็คสโตนเนื้อประสมชีวภาพ และหินบาวด์สโตนปะการัง ในโซน 1 ก่อนถูกปิดทับด้วยชั้นหินดินดานสลับกับหินปูน ส่วนหลุม E พบว่าชุดลักาณ์ของหินในโซน 3 มีการแทรกสลับระหว่างหินแว็ค-แพ็คสโตนเนื้อประสมชีวภาพและหินแพ็คสโตนเนื้อประสมชีวภาพ ก่อน เปลี่ยนไปเป็นหินบาวด์สโตนปะการัง ในโซน 2 และถูกปิดทับด้วยชั้นหินดินดานสลับกับหินปูนจากการแปลข้อมูลคลื่นไหวสะเทือน สามารถจำแนกชุดลักษณ์คลื่นไหวสะเทือน (seismic facies) ออกเป็น 6 กลุ่ม ได้แก่ (1) โครงสร้างเป็นโดมบริเวณสันแนวปะการังในโซน 1 (2) โครงสร้างเป็นโดมบริเวณขอบของหินปูนก่อตัวในโซน 2 และ 3 (3) โครงสร้างแบบแผ่นในบริเวณด้านในหินปูนก่อตัวโซน 2 และ 3 (4) ชั้นหินปิดกั้นหินปูนก่อตัว (5) ชั้นหินบริเวณด้านข้างของหินปูนก่อตัว และ (6) ชั้นหินที่มีรูปทรงเอียงจากการพัฒนาของดินดอนสามเหลี่ยมความสัมพันธ์ของชุดลักษณ์และการวิเคราะห์ชุดลักษณ์คลื่นไหวสะเทือน บ่งชี้ถึงสภาพ แวดล้อมย่อย ในการสะสมตัว 5 ประเภท ได้แก่ (1) หินบาวด์สโตนปะการัง ตามแนวขอบปะการังบริเวณขอบของหินปูนก่อตัว (2) หินแพ็คสโตนเนื้อประสมชีวภาพ ในบริเวณพื้นที่หลังแนวปะการัง (3) หินแว็ค-แพ็คสโตนเนื้อประสมชีวภาพ ภายในหินปูนก่อตัว (4) ชั้นหินดินดานสลับหินปูนบริเวณด้านข้างของหินปูนก่อตัว และ (5) หินปูนเนื้อดินที่สะสมตัวในช่วงที่ระดับน้ำทะเลขึ้นสูงหินปูนก่อตัวนี้แสดงให้เห็นถึงลักษณะการถ่อยร่นระยะยาวของชุดลักษณ์การสะสมตัว โดยเฉพาะหินบาวด์สโตนปะการัง บริเวณแนวขอบปะการัง และในระดับย่อยพบวัฏจักรการสะสมตัวเริ่มจากหินปูนเนื้อละเอียดปนดิน ก่อนจะเกิดการก่อตัวของชั้นหินปูนก่อตัว และจบวัฏจักรด้วยการสัมผัสบรรยากาศ (subaerial exposure) จากระดับน้ำทะเลลดลง ลำดับการสะสมตัวแสดงถึงการถอยร่นของแนวชุดลักษณ์อย่างต่อเนื่อง จนกระทั่งมีลักษณะเป็นยอดแหลม (pinnacle geometry)การหาอายุด้วยสตรอนเทียมไอโซโทป (strontium isotopes) ชี้ว่าหินปูนก่อตัวนี้จมตังลงเมื่อประมาณ 12 ล้านปีก่อน ซึ่งเร็วกว่าหินปูนก่อตัวอื่นๆ ในพื้นที่ของเขตลูโคเนียที่จมตัวเมื่อ 8–10 ล้านปีก่อน โดยสาเหตุหลักคาดว่าเกิดจากการทรุดตัวของชั้นหินฐานการรวมผลจากการศึกษาแผ่นหินบาง การแปลความข้อมูลคลื่นไหวสะเทือน และการวิเคราะห์ค่าไอโซโทปเสถียรของคาร์บอนและออกซิเจน แสดงให้เห็นว่าหินปูนก่อตัวในพื้นที่ศึกษา เกิดการก่อตัวใหม่ (diagenesis) ที่ซับซ้อน ซึ่งได้รับอิทธิพลจากการกระจายตัวของชุดลักษณ์การสะสมตัวดั้งเดิม ชนิดของเม็ดตะกอน และแร่ โดยเกิดจาก 5 กระบวนการต่อไปนี้ (1) การเติมของฝุ่นคาร์บอเนตในช่องว่างของซากปะการัง (2) การเกิดแคลไซต์ใหม่ในปะการัง (3) การละลาย (4) การเกิดสารเชื่อมประสานแคลไซต์ และ (5) การเกิดโดโลไมต์ โดยกระบวนการละลายเป็นปัจจัยหลักที่ทำในเกิดความพรุนในหิน ซึ่งพบมากในปะการังจากการวิเคราะห์ทางธรณีเคมีของ (1) แคลไซต์ใหม่ในปะการัง (2) สารเชื่อมประสารแคลไซต์ (3) สาหร่ายที่กลายเป็นโดโลไมต์ และ (4) โดโลไมต์ที่พบในตัวอย่างทั่วไป ข้อมูลไอโซโทปจาก การเกิดแคลไซต์ใหม่ในปะการัง มีค่า δ¹⁸O อยู่ระหว่าง -6.82 ถึง -6.12‰ (V-PDB) และค่า δ¹³C อยู่ระหว่าง -0.77 ถึง -0.55‰ (V-PDB) ตีความว่าเกิดจากการตกผลึกในน้ำจืดที่อุณหภูมิผิวดินประมาณ 28°C เช่นเดียวกับ การเกิดสารเชื่อมประสานแคลไซต์ มีค่า δ¹⁸O ระหว่าง -8.83 ถึง -7.86‰ และ δ¹³C ระหว่าง -5.6 ถึง -3.5‰ ในขณะที่สาหร่ายที่กลายเป็นโดโลไมต์ มีค่าไอโซโทปคล้ายกับองค์ประกอบดั้งเดิม ส่วนโดโลไมต์ที่พบในตัวอย่างทั่วไป สามารถแยกได้ 2 กลุ่ม ได้แก่ กลุ่มที่หนึ่งมีค่า δ¹⁸O เท่ากับ 0.45‰ (V-PDB) และกลุ่มที่สองมีค่า δ¹⁸O อยู่ระหว่าง -2.05 ถึง -1.88‰ (V-PDB) ซึ่งสอดคล้องกับการตกผลึกจากน้ำทะเลที่มีการระเหยเล็กน้อยการละลายที่เกิดจากการสัมผัสน้ำฝนในขณะที่หินปูนโผล่พ้นผิวน้ำ มีส่วนช่วยในการเพิ่มช่องว่างในเนื้อหินปูนอย่างชัดเจน โดยความหลากหลายของช่องว่างในเนื้อหินปูนขึ้นอยู่กับชุดลักษณ์การสะสมตัวดั้งเดิม โดยหินบาวด์สโตนปะการัง มีความพรุนปานกลางถึงสูง (4–32%) และความสามารถในการซึมผ่านสูง (1–988 mD) ขณะที่หินแพ็คสโตนเนื้อประสมชีวภาพ มีความพรุนปานกลางถึงสูง (2–32%) และการซึมผ่านปานกลาง (0.1–193 mD) ส่วนหินแว็ค-แพ็คสโตนเนื้อประสมชีวภาพ ที่มักพบเกิดบริเวณภายในหินปูนก่อตัว มีความพรุนปานกลาง (2–19%) และการซึมผ่านต่ำ (0.01–9 mD) การวิเคราะห์คุณลักษณะของคลื่นไหวสะเทือนเผยให้เห็นลักษณะการละลายของหินปูน เป็นพื้นที่เล็กๆ ซึ่งบ่งชี้ถึงช่วงเวลาสั้นๆ ในการสัมผัสน้ำฝนขณะที่หินปูนก่อตัว กระบวนการเกิดโดโลไมต์ ชนิดแทนที่ในระยะแรกมีส่วนช่วยรักษาความพรุนได้ถึง 23% ในส่วนล่างของแพลตฟอร์ม ขณะที่เนื้อหินปูนบริเวณข้างเคียงมีความพรุนต่ำกว่า 5%ด้วยชั้นก๊าซที่หนามากกว่า 600 เมตรและความดันเกินปกติ (overpressure) ในชั้นหินปูนก่อตัวและชั้นดินดานปิดทับด้านบน เป็นกลไกหลักในการรักษาความพรุนในส่วนบนของแพลตฟอร์มที่จมตัวลึกนี้ ซึ่งต่างจากหินปูนก่อตัวอื่นๆ ในเขตลูโคเนีย หินปูนก่อตัวในพื้นที่การศึกษานี้ มีชั้นน้ำ (aquifer) ขนาดเล็ก ซึ่งคาดว่าจะมีผลกระทบต่อการผลิตก๊าซธรรมชาติเพียงเล็กน้อย จึงเอื้อให้เกิดการผลิตก๊าซธรรมชาติภายใต้กลไก (depletion gas drive) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Rattanaporn Fongngern

Role: Advisor

Name: Pisanu Wongpornchai

Role: Advisor

Name: Kannipa Motanated

Role: Advisor

Created: 2025

Modified: 2025-11-10

Issued: 2025-11-10

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

Spatial: Malaysia

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Geology

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	640555933.pdf	23.32 MB

ใช้เวลา

0.03949 วินาที