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MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE, DU COMMERCE ET DE L'ARTISANAT BUREAU DE RECHERCHES GÉ

MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE, DU COMMERCE ET DE L'ARTISANAT BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES SERVICE G É O L O G I Q U E NATIONAL B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01 RECONNAISSANCE DES AQUIFÈRES PAR FORAGES ESTIMATION DES CARACTÉRISTIQUES DES TERRAINS ET DES FLUIDES EN PARTICULIER A L'AIDE DES DIAGRAPHIES par M. BOURGEOIS Département hydrogéologie B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01 77 SGN 487 HYD Novembre 1976 R E S U M E Ce rapport traite des méthodes d'identification des terrains au cours de leur reconnaissance par sondage et de l'évaluation de leurs possi- bilités en eau de bonne qualité. Parmi ces méthodes, les mesures des para- mètres physiques des terrains et des fluides emmagasinés tiennent une place prédominante. C'est pourquoi, le texte originel, devenu la première partie de ce rapport, a été complété par une deuxième et troisième parties concer- nant uniquement les diagraphies. La première partie est tirée d'un manuel américain "Water Well Technology" (W.W.T.). Il y est rappelé qu'après de bonnes études géologi- ques et géophysiques préalables, la reconnaissance du sous-sol passe obli- gatoirement par le sondage. Les auteurs indiquent alors les conditions d'un bon échantillonnage des cuttings, la nécessité éventuelle et la manière de carotter certaines couches, les procédés de prélèvement d'eau à la soupape et l'utilisation d'un testeur sélectif d'un horizon particulier. Une grande part de ce chapitre 9 du manuel est consacrée à la description des diagraphies effectuées en général - quoique trop rarement- sur les forages d'eau : - la mesure des potentiels de courant d'origine électrochimique, qui nais- sent spontanément entre le terrain et la boue remplissant le sondage, c'est la polarisation spontanée - l'enregistrement de la résistivité à distance variable de la paroi du trou avec divers types de sondes - la mesure du rayonnement gamma émis naturellement par les roches. Ces diagraphies courantes permettent une assez bonne distinction des couches traversées par le forage, l'individualisation des imperméables et des .aquifères, le calcul de la résistivité de l'eau - donc sa qualité chimique - et l'approche de la porosité de ceux-ci. D'autres diagraphies, également décrites sont destinées à préciser les caractéristiques de construction, de fonctionnement et de conservation de l'ouvrage : le diamétrage, l'adhérence de la gaine de ciment autour du tubage, la température, la résistivité et la vitesse de circulation dans le puits exploité. Les auteurs de W.W.T. exposent les remarques faites par les pra- ticiens lors des opérations d'enregistrement et au stade de l'interpréta- tion, laquelle est basée sur des formules parfois différentes de celles qu'utilisent nos collègues pétroliers. En conclusion, ils mettent l'accent sur l'intérêt que l'on pourrait trouver à court et long termes à développer l'exécution des diagraphies sur les forages d'eau ; car on en fait encore très peu aux Etats Unis, entre autres, parce que les maîtres d'ouvrages veulent limiter les dépenses et parce que les hydrogéologues connaissent souvent assez mal les diagraphies. Et en France ? .... Une publication de R.P. ALGER, ingénieur à la Société Schlumberger à Houston, Texas, constitue la deuxième partie du rapport. Cette note sur l'interprétation des carottages électriques en aquifères sableux à eau douce est abondamment citée par le W.W.T., pour plusieurs raisons : - l'auteur montre que les formules devenues classiques dans le pétrole ne s'appliquent pas sans aménagement en eau douce - il étudie sur le plan méthodologique l'influence de certaines variables des équations utilisées pour déterminer la résistivité de l'eau et le fac^ teur de formation - il présente des exercices pratiques de calcul des paramètres à partir de diagraphies réelles diverses pour illustrer son exposé. Pour familiariser davantage certains lecteurs avec ces questions, la troisième partie résume le principe de la plupart des diagraphies d'iden- tification réalisables sur les forages d'eau, sur les forages de recherche de pétrole et autres substances minérales d'origine sédimentaire : sel gemme, potasse charbon, phosphates, etc ... dont 1'hydrogéologue doit exploiter les résultats à l'occasion de ses études. Une quarantaine de figures, tableaux ou abaques illustrent cette description et permettront l'interprétation qualitative et quantitative des diagrammes dans bon nombre de cas. Il est rappelé en conclusion que la re- présentativité des résultats obtenus par 1'interprétateur dépendra entre autres : - de l'éventail de diagraphies disponibles sur le forage et de leur qualité, donc de la compétence et de la conscience professionnelle de l'opérateur utilisant un appareillage parfaitement au point - de la connaissance de certains facteurs locaux du terrain ou des fluides, connaissance qui augmentera avec la multiplication des enregistrements dans la région concernée. Ce rapport a été rédigé dans le cadre des études méthodologiques du département Hydrogéologie, sur crédits du Ministère de l'Industrie, du Commerce et de l'Artisanat. A V E R T I S S E M E N T Le présent rapport comprend trois parties : - La première est une traduction du chapitre 9 du manuel américain "Techno- logie du forage d'eau" (= Water Well Technology, ou W.W.T. en citation abré- gée], dont le titre, relativement concis, ne souligne pas suffisamment la part importante de ce texte consacrée aux diagraphies. - La deuxième est une note de R.P. ALGER, fréquemment citée par les auteurs du W.W.T., qui s'intitule : Interprétation des logs électriques sur les fo- rages d'eau douce en terrains meubles. La traduction partielle de cette note ajoute à la première partie des exemples concrets d'application intéressants au point de vue pédagogique. - La troisième donne une Analyse sommaire des diagraphies utilisables en fo- rages d'eau ; elle est conçue comme un cours élémentaire d'initiation à l'interprétation des logs * que 1' hy^rogéologue pourra approfondir en con- sultant les manuels spécialisés et les publications des sociétés de services. C'est la première partie, pleine d'enseignements qui est à l'origine de ce rapport. à elle seule. Nos collègues américains qui ont écrit leur texte vers 1970-1971, parlent d'expérience puisqu'ils citent, pour ce chapitre 9 seulement, quel- ques 130 références bibliographiques. Leur conception de l'évaluation des terrains en forage et les réflexions qu'ils énoncent en introduction et au 1er chapitre méritent d'être soulignées. Les trois quarts du chapitre traitent de l'étude des sondages par des procédés géophysiques simples, susceptibles d'améliorer l'information du géologue dans trois domaines : - la connaissance lithostratigraphique des aquifères et de leurs épontes - les caractéristiques de l'eau emmagasinée dans les terrains - les conditions d'équipement (ou completion] des puits pour réussir un bon captage, ou vérifier le fonctionnement ou l'état de conser- vation d'un forage. La fin du rapport traite des procédés plus classiques de reconnais- sance du terrain par échantillonnage soigné des cuttings, mesure de la vi- tesse d'avancement, carottage mécanique, et de l'identification des fluides, en particulier par les essais aux tiges effectués avec un testeur au fur et à mesure de la traversée des aquifères. En ce qui concerne les diagraphies géophysiques, les auteurs du manuel W.W.T. font plusieurs constatations : - On fait beaucoup de diagraphies en recherche de pétrole et encore très peu en recherche d'eau : sur les 440.000 nouveaux forages d'eau exécutés * — — — — — — log = diagramme, enregistrement graphique, et par extension : coupe géo- logique - C'est l'abréviation de logging = inscription, notation, enregistrement (d'une observation, d'une remarque sur un carnet]. " e n 1964 aux Etats Unis, 1 % d'entre eux peut-être, ont été diagraphiés. - La cause principale de cet état de fait est que le prix du pétrole est très supérieur à celui de l'eau *. Le "producteur" d'eau investira beaucoup moins que son homologue pétrolier et c'est donc le coût relatif des diagra- phiés - par rapport à la faible valeur de l'eau - qui limite le plus leur- expansion . - Parmi les centaines de milliers de puits exécutés chaque année aux Etats Unis, il y a prédominance des petits forages bon marché réalisés pour des particuliers dans l'Est du Pays. Dans l'Ouest, où les puits de captages ou de rejets d'effluents sont parfois très profonds, les diagraphiés enregis- trées avec des appareils peu encombrants utilisables par un seul opérateur apparaissent fréquemment justifiées aux yeux du Maître d'ouvrage. - La deuxième raison de l'application restreinte des diagraphies aux forages d'eau est que beaucoup de ces ouvrages se font sans intervention de géolo- gues, hydrogéologues ou ingénieurs-conseils. Lorsque les spécialistes sont consultés, une bonne partie d'antre eux n'a pas les connaissances ou l'ex- périence de l'interprétation des diagraphies. Ce double frein à l'expansion des diagraphies : dépense jugée élevée et non indispensable au Maître d'ouvrage et manque d'empressement de 1'hydrogéologue, quand il est consulté, à proposer ce type d'interven- tion,dont il ne tire pas toujours le maximum, se retrouve également en France. Les auteurs de W.W.T. sont assez réalistes en considérant qu'il est nécessaire en premier lieu de mieux connaître les diagraphies à la fois faciles à mettre en oeuvre et peu coûteuses. Dans ce chapitre, ils dévelop- pent donc essentiellement le carottage électrique (P.S et résistivité) le gamma ray, les logs de diamétrage, de température, de vitesse et de conduc- tivité de l'eau. Si les hydrogéologues uploads/Geographie/ diagraphie-aquifere-bon.pdf