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CSPG Bulletin

Abstract


Bulletin of Canadian Petroleum Geology
Vol. 38 (1990), No. 3. (September), Pages 307-319

Mechanisms of Groundwater Flow and Oil Migration Associated with Leduc Reefs

Ken J. Hugo

ABSTRACT

The Devonian Rimbey-Meadowbrook reef trend, located in central Alberta, consists of a series of high permeability Leduc carbonate reefs encased in low permeability Woodbend shales. Compaction of the off-reef shales has resulted in the expulsion of approximately 110 million cubic metres of fluid per areal square kilometre. Most of the fluid expulsion occurred before the top of the Woodbend shales was buried below a depth of 500 metres. Flow from the shales was largely upward into overlying units. The reefs did not influence fluid flow beyond a maximum lateral distance of 30 km.

The influence of shale compaction on groundwater flow after the Paleozoic era was insignificant. Current groundwater flow indicates that southwesterly to northeasterly flow exists at the level of the reefs. Flow velocities are less than one metre per year. The regional flow patterns are almost entirely due to the large-scale topographic gradient across Alberta. The Rimbey-Meadowbrook trend serves as a fluid conduit for the groundwater. Groundwater flow in Upper Devonian and Middle Cretaceous units above the reef trend is affected by the presence of the reef trend.

Groundwater flow during the Late Cretaceous is thought to have been similar to present-day flow patterns. This flow may have segregated oil and gas migration into two separate streams. The separation of these two phases may account for the predominance of oil in the updip reef traps, and gas in the downdip reef traps. Migration of oil out of the source rocks probably occurred as a separate phase, as there was not enough water passing through the shale source rocks to account for dissolution of the hydrocarbon phase in water.

RESUME

La chaine recifale Devonienne Rimbey-Meadowbrook, situee en Alberta centrale, consiste en une serie de recifs de roches carbonatees (formation Leduc) a haute permeabilite recouverts par les schistes argileux Woodbend peu permeables. La compaction des schistes argileux entourant les recifs causa l'expulsion d'a peu pres 110 millions de metres cubes de fluides par kilometre carre de surface. La plus grande partie de l'expulsion de fluides se produisit avant que le haut des schistes argileux Woodbend ne fut enfouit a une profondeur de plus de 500 metres. L'ecoulement a partir des schistes argileux se fit en grande partie vers le haut jusque dans les unites surjacentes. Les recifs n'influencerent pas l'ecoulement des fluides au-dela d'une distance laterale maximale de 60 km.

L'influence de la compaction des schistes argileux sur l'ecoulement des eaux souterraines apres le Paleozoique fut sans importance. Le mouvement actuel des eaux souterraines indique qu'un ecoulement du sud-ouest vers le nord-est se produit au niveau des recifs. Les vitesses d'ecoulement sont moins d'un metre par an. Les schemas de l'ecoulement a l'echelle regionale sont presque entierement dus au gradient topographique a travers l'Alberta. La chaine Rimbey-Meadowbrook sert de conduit aux eaux souterraines. L'ecoulement des eaux souterraines dans les unites du Devonien superieur et du Cretace moyen au-dessus de la chaine recifale est influence par la presence de cette meme chaine.

On croit que le mouvement des eaux souterraines durant le Cretace superieur etait semblable aux schemas d'ecoulement d'aujourd'hui. Cet ecoulement pourrait avoir separe l'huile et le gaz en deux courants. La separation de ces deux phases pourrait expliquer la domination de l'huile dans les pieges recifaux en amont-pendage, et celle du gaz dans les recifs d'aval-pendage. La migration de l'huile a partir de la roche mere se produisit probablement comme etape separee, puisqu'il n'y avait pas suffisamment d'eau passant a travers les roches meres argileuses permettant d'expliquer la dissolution de la phase hydrocarbure dans l'eau.

Traduit par Marc Charest.

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