Hostname: page-component-586b7cd67f-2brh9 Total loading time: 0 Render date: 2024-11-22T08:42:13.606Z Has data issue: false hasContentIssue false

Clays, Cations, and Geophysical Log Response of Gas-Producing and Nonproducing Zones in the Gammon Shale (Cretaceous), Southwestern North Dakota

Published online by Cambridge University Press:  02 April 2024

Donald L. Gautier
Affiliation:
U.S. Geological Survey, Federal Center, Denver, Colorado 80225
Harry C. Starkey
Affiliation:
U.S. Geological Survey, Federal Center, Denver, Colorado 80225
Kenneth I. Takahashi
Affiliation:
U.S. Geological Survey, Federal Center, Denver, Colorado 80225
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Core share and HTML view are not available for this content. However, as you have access to this content, a full PDF is available via the ‘Save PDF’ action button.

The Upper Cretaceous Gammon Shale has served as both source bed and reservoir rock for accumulations of natural gas. Gas-producing and nonproducing zones in the Gammon Shale are differentiated on the basis of geophysical log interpretation. To determine the physical basis of the log responses, mineralogical, cation-exchange, textural, and chemical analyses were conducted on core samples from both producing and nonproducing portions of a well in the Gammon Shale from southwestern North Dakota. Statistical treatment (2 sample t-test and discriminant function analysis) of the laboratory data indicate that the producing and nonproducing zones differ significantly in mixed-layer clay content (7 vs. 12%), weight proportion of the clay-size (0.5-1.0 μm) fraction (5.3 vs. 6.3%) ratio of Ca2+ to Na+ extracted during ion exchange (1.4 vs. 1.0), and abundance of dolomite (10 vs. 8%). The geophysical logs apparently record subtle differences in composition and texture which probably reflect variations in the original detrital constituents of the Gammon sediments. Successfully combining log interpretation and clay petrology aids in understanding the physical basis of log response in clay-rich rocks and enhances the effectiveness of logs as predictive geologic tools.

Резюме

Резюме

Верхний медовый Гаммонский Сланец использовался как источниковый пласт так и порода-резервуар для аккумуляции натурального газа. Продукционные и непродукционные зоны в Гаммонском Сланце различаются геофизической интерпретацией разрезов буровой скважины. Для получения физической основы характеристик разрезов проводились минералогические, катионообменные, текстуральные и химические анализы на образцах из продукционных и непродукционных частей скважины в Гаммонском Сланце юго-западной области Северной Дакоты. Статистическая обработка (2 образца, t-тест и анализ при помощи функции дискриминации) лабораторных данных показала, что продукционные и непродукционные зоны отличаются по: содержанию переслаивающихся глин (7 против 12%), весовой пропорции глиновой фракции размером 0,5 до 1,0 gм (5,3 против 6,3%), отношению ионов Са2+ к Nа+, выделенных во время обмена ионов (1,4 против 1,0), и обилию доломита (10 против 8%). Каротаж, повидимому, регистрирует тонкие различия в составе и текстуре, что, вероятно, отражает изменения в начальных детритальных компонентах Гаммонских осадков. Успешное сочетание интерпретации каротажа и петрологии глин помагает понять физические основы данных из разрезов в породах, обогащенных глинами, и увеличивает эффективность разрезов как подсказывающих геологических инструментов. [Е.С.]

Resümee

Resümee

Der Gammon Schieferton aus der Oberkreide hat als Muttergestein und als Speichergestein für Anreicherungen von natürlichem Gas gedient. Gas-liefernde und Gas-nichtliefernde Zonen im Gammon Schieferton werden aufgrund von Geophysikalischen Log-Interpretationen unterschieden. Um die geophysikalische Grundlage für die Log-Aufnahmen zu bestimmen, wurden mineralogische, Ionenanstausch-, Textur-, und chemische Untersuchungen an Bohrkernen aus dem Gasliefernden und -nichtliefernden Gammon Schieferton von SW North Dakota durchgeführt. Statistische Auswertungen (Zwei-Proben-t-Test und diskriminierende Funktionsanalyse) der Labordaten deuten darauf hin, daß die Gas-liefernden und -nichtliefernden Zonen sich erheblich unterscheiden und zwar im Gehalt an Wechsellagerungen (7 vs. 12%), im Gewichtanteil der Tonfraktion (0,5–1,0 μm) (5,3 vs. 6,3%), im Ca2+ zu Na+-Verhältnis, das bei Ionenaustausch extrahiert wurde (1,4 vs. 1,0), und im Dolomitgehalt (10 vs. 8%). Die geophysikalischen Logs registrieren offensichtlich feine Unterschiede in der Zusammensetzung und der Textur, die wahrscheinlich Schwankungen in den ursprünglichen detritischen Komponenten des Gammon Sedimentes widerspiegeln. Eine erfolgreiche Kombination der Log-Interpretation und der Tonpetrologie ist eine Hilfe beim Verstehen der physikalischen Grundlage der Log-Aufnahmen in Ton-reichen Gesteinen und vergrößert die Effektivität von Logs bei geologischen Vorhersagen. [U.W.]

Résumé

Résumé

Le shale Gammon du Haut Crétacé a servi à la fois de lit source et de roche réservoir pour des accumulations de gaz naturel. Les zones produisant du gaz et celles qui sont non-productives sont differenciées sur la base de d'interprétations d'analyses géophysiques. Pour déterminer la base physique des résultats de ces analyses, des analyses minéralogiques, d’échange de cations, texturales, et chimiques ont été faites sur des échantillons de carottes provenant à la fois des portions prôduisant du gaz et de celles qui n'en produisent pas d'un puits dans le shale Gammon du sud ouest du Dakota du Nord. Une analyse statistique (test t à 2 echantillons et analyse par étude du discriminant) des données de laboratoire indique que les zones productives et non-productives sont significativement différentes en ce qui concerne le contenu en argile de couche melangée (7 vs. 12%), la proportion en poids (5,3 vs. 6,3%) de la fraction de taille de l'argile (0,5–1,0 μm), la proportion de Ca2+ vis à vis de Na+ extraite pendant l’échange d'ion (1,4 vs. 1,0), et l'abondance de dolomite (10 vs. 8%). Les analyses géophysiques enregistrent apparemment des différences subtiles en composition et en texture qui reflètent probablement des variations dans les constituants détritiques originaux des sédiments Gammon. La succès de la combinaison d'interpétations d'analyses géophysiques et de la pétrologie de l'argile aide la compréhension de la base physique des résultats des analyses géophysiques dans les roches riches en argile et augmente l'efflcacité des analyses géophysiques en tant qu'outils géologiques de prédiction. [D.J.]

Type
Research Article
Copyright
Copyright © 1983, The Clay Minerals Society

References

Fisher, R. A., 1936 The use of multiple measurements in taxonomic problems Ann. Eugenics 7 179188.CrossRefGoogle Scholar
Gautier, D. L., 1981 Lithology, reservoir properties, and burial history for a portion of the Gammon Shale (Cretaceous) in southwestern North Dakota Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol. 65 11461159.Google Scholar
Gautier, D. L. (1981b) Petrology of the Eagle Sandstone, Bearpaw Mountains area, north-central Montana: U.S. Geol. Surv. Bull. 1521, 54 pp.Google Scholar
Gill, J. R. and Cobban, W. A. (1973) Stratigraphy and geologic history of the Montana group and equivalent rocks, Montana, Wyoming, and North and South Dakota: U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. 776, 37 pp.Google Scholar
Greene-Kelly, R. G., 1955 Dehydration of the montmorillonite minerals Mineral. Mag. 30 604615.Google Scholar
Jackson, M. L., 1974 Soil Chemical Analysis—Advanced Course 2nd ed..Google Scholar
Krumbein, W. C. and Graybill, F. A., 1965 An Introduction to Statistical Models in Geology New York McGraw-Hill.Google Scholar
Miller, R. L. and Kahn, J. S., 1962 Statistical Analysis in the Geological Sciences New York Wiley.Google Scholar
Nie, N. H., Hull, C. H., Jenkins, J. G., Steinbrenner, K. and Bent, D. H., 1975 Statistical Package for the Social Sciences 2nd ed. New York McGraw-Hill 434462.Google Scholar
Nydegger, G. L., Rice, D. D. and Brown, C. A., 1980 Analysis of shallow gas development from low-permeability reservoirs of Late Cretaceous age, Bowdoin Dome area J. Petrol. Tech. 32 21112120.CrossRefGoogle Scholar
Rice, D. D. and Shurr, G. W., 1980 Shallow low-permeability reservoirs of the northern Great Plains—an assessment of their natural resources Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol. 64 969987.Google Scholar
Schultz, L. G. (1964) Quantitative interpretation of mineralogical composition from X-ray and chemical data for the Pierre Shale: U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. 391–C, 31 pp.Google Scholar
Schultz, L. G. (1978) Mixed-layer clay in the Pierre Shale, northern Great Plains region: U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. 1064–A, 28 pp.Google Scholar
Shultz, L. G., Tourtelot, H. A., Gill, J. R., and Boerngen, J. G. (1980) Composition and properties of the Pierre Shale, northern Great Plains region: U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. vn1064–B, 114 pp.Google Scholar
Wilks, S. S., 1962 Mathematical Statistics New York Wiley.Google Scholar