Porosity and Permeability Calculation Using Image Analysis in Petrographic Study: A case study of Middle Eocene Avanah Formation, The Kurdistan Region, Iraq

Majid Salah IBRAHIM

Bakalářská práce

Abstract:

Komplexní propojení a architektura pórových systémů výrazně ovlivňují kvalitu ložiska v karbonátových horninách; proto je predikce pórovitosti a propustnosti obzvláště náročná. Tento článek se zabývá charakteristikami ložiska středoeocénní formace Avanah z oblasti Kurdistánu v Iráku na základě integrovaného přístupu petrografické, laboratorní a digitální obrazové analýzy (DIA). Jedenáct vzorků tenkých řezů ze dvou vrtů bylo použito k určení typů pórů a jejich vlivu na chování ložiska. Petrografické studie naznačují, že studované období je složeno převážně z zrnitých kamenů a dolomitů, které prošly různými diagenetickými procesy, jako je rozpouštění, dolomitizace, frakturování a cementace. Tyto procesy vyvinuly několik pórových systémů, včetně plísňové, duté, mezičásticové, mezikrystalické, intračásticové, frakturní a mikroporozity. Laboratorní měření odhalila hodnoty pórovitosti mezi 12,5 % a 38 % a hodnoty propustnosti mezi 100 a 1000 mD, což naznačuje značné rozdíly v rámci ložiska. Geometrie pórů byla kvantifikována a pórovitost a propustnost byly odvozeny z tenkovrstvých snímků pomocí softwaru JMicroVision pro digitální analýzu obrazu. Pórovitost získaná z DIA se pohybovala v rozmezí 7,1 % až 30,7 % a hodnoty propustnosti se pohybovaly od 53,6 do 281,2 mD. Ačkoli DIA systematicky podceňuje absolutní hodnoty v porovnání s laboratorními měřeními, dobrá korelace mezi oběma datovými soubory ukazuje, že analýza založená na obrazu je schopna dostatečně charakterizovat relativní rozdíly v distribuci pórů a kvalitě ložiska. Rozdíly jsou primárně způsobeny omezeními dvourozměrné analýzy obrazu, zejména její neschopností přesně reprezentovat trojrozměrnou konektivitu pórů a řešit mikroporozitu. Výsledky ukazují, že kvalita ložiska formace Avanah je řízena především kombinací depoziční textury a diagenetické modifikace. Nejvyšší hodnoty propustnosti byly zjištěny v intervalech charakterizovaných propojenými systémy pórů s vazivem a puklinami, zatímco mikroporézní a špatně propojené systémy vykazují nižší průtokovou kapacitu i při střední pórovitosti. Výzkum ukazuje, že integrovaný přístup petrografie, laboratorních dat a digitální analýzy obrazu vede k lepšímu pochopení variability karbonátových rezervoárů a naznačuje potenciál digitální analýzy obrazu jako nákladově efektivního doplňkového nástroje pro charakterizaci rezervoárů.

Abstract:

The complex connectivity and architecture of pore systems highly influence the reservoir quality in carbonate rocks; hence, prediction of porosity and permeability is particularly challenging. This paper deals with the reservoir characteristics of the Middle Eocene Avanah Formation from the Kurdistan Region of Iraq based on an integrated approach of petrographic, laboratory and Digital Image Analysis (DIA). Elevn thin-section samples from two wells were used to determine the pore types and their effects on reservoir behavior. Petrographic studies indicate that the studied Formation is mainly composed of grainstones and dolostones that underwent different diagenetic processes such as dissolution, dolomitization, fracturing, and cementation. These processes developed several pore systems, including mouldic, vuggy, interparticle, intercrystalline, intraparticle, fracture-related and microporosity. Laboratory measurements revealed porosity values between 12.5% and 38% and permeability values between 100 and 1000 mD indicating considerable variation within the reservoir. Pore geometry was quantified and porosity and permeability were derived from thin-section images using JMicroVision software for digital image analysis. The porosity obtained from DIA was in the range of 7.1% to 30.7% and the permeability values varied from 53.6 to 281.2 mD. Although DIA systematically underestimates absolute values relative to laboratory measurements, the good correlation between the two data sets demonstrates that image-based analysis is able to sufficiently characterize the relative differences in pore distribution and reservoir quality. The differences are primarily caused by the limitations of two-dimensional image analysis, especially its inability to accurately represent three-dimensional pore connectivity and to address microporosity.The results show that the reservoir quality of Avanah Formation is mainly controlled by combination of depositional texture and diagenetic modification. The highest permeability values were found in intervals characterized by interconnected vuggy and fracture-related pore systems, whereas microporous and poorly connected systems show lower flow capacity even at moderate porosity. The research shows that an integrated approach of petrography, laboratory data and digital image analysis leads to a better understanding of carbonate reservoir variability and indicates the potential of digital image analysis as a cost-effective complementary tool for reservoir characterisation.

Keywords

Klíčová slova, Pórovitost a propustnost, analýza obrazu, petrografická studie, střední eocén, formace Avanah.

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 28. 5. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Rebar Mahmmud, Ph.D., M.Sc.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Petroleum Engineering / Petroleum Engineering