essai micromoulinet
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Essai MicromoulinetTRANSCRIPT
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MINISTRE DU DVELOPPEMENT INDUSTRIEL ET SCIENTIFIQUE
BUREAU DE RECHERCHES GOLOGIQUES ET MINIRES
SERVICE GOLOGIQUE NATIONAL
B.P. 6009 - 45 Orlans (02) - Tl.: (38) 66.06.60
Mesures des vitesses verticales de circulation
de l'eau dans les forages
Emploi du micromoulinet
par
Ph. DAGUE et H. GALLE-CAVALLONI
Dpartement HYDROGOLOGIE
Service Hydromtrie
B.P. 6009 - 45 Orlans (02)
Tl.: (38) 66.06.60
71 SGN 210 HYD Avril 1971
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RESUME
La mesure de la vitesse verticale de circulation de l'eau dans les
forages l'aide de micromoulinets spcialement adapts est une technique qui
a fait ses preuves et est actuellement oprationnelle.
Le principe de la mesure est simple, mais sa mise en oeuvre
requiert la prsence d'une quipe de techniciens prpars rpondre tous
les alas des chantiers et la trs grande diversit des problmes poss.
L'interprtation des mesures conduit la mise en vidence qualita
tive et quantitative des zones o se font les changes d'eau entre le forage
et le terrain aquifre. On en dduit la contribution de chaque niveau la
production totale de l'aquifre et le plan de crpinage de l'ouvrage peut tre
adapt exactement la permabilit des terrains rencontrs.
Le Service d'hydromtrie du Dpartement d'hydrogologie avec
l'appui du dpartement Gophysique dispose d'un micromoulinet de forage
NEYRPIC, d'un diamtreur,des appareils enregistreurs adquats. Il est sus
ceptible dans presque tous les cas de fournir une mesure de la vitesse ver
ticale de l'eau dans les forages.
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TABLE
RESUME
INTRODUCTION
1 . PRINCIPE DE IA MESURE
2. THEORIE DE LA MESURE-EXEMPLES
3. EQUIPEMENT ACTUEL DU SERVICE HYDROMETRIE
4. PRATIQUE DES MESURES
CONCLUSION
BIBUOGRAPHIE
Table des illustrations
Fig. n 1 - Planche 1 : Exemple 1
Fig. n 2 : Exemple de dtermination du sens de circulation
de l'eau
Fig. n 3 - Planche 3 : Exemple 2
Fig. n 4 - Planche 4 : Exemple 3
Fig. n 5 - : Exemple 4
Fig. n 6 - Equipement du Service hydromtrie et du dpartement Gophysique
Fig. n 7 - Dispositif de mesure
ANNEXES n 1 - Diagraphie et quipement des forages d'exploitation d'eau
n 2 - Mesures au micromoulinet dans un forage
n 3 - Dtail du micromoulinet
n 4 - Type d'imprim des mesures de vitesse verticale de l'eau
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INTRODUCTION
Dans de nombreux cas, l'hydrogologue se contente d'une approche
globale de la connaissance de la permabilit des terrains tudis. En effet, un
simple pompage d'essai ne donne par l'intermdiaire de la transmissivit qu'une
permabilit moyenne rapporte l'paisseur totale d'aquifre plus ou moins pro
ductif.
Les couches aquifres relles sont pourtant le plus souvent trop peu
homognes, surtout verticalement, pour que la conception d'une permabilit
moyenne ne soit pas largement -parfois excessivement- simplificatrice. On sait
qu'en fait ces couches se composent de strates lmentaires de permabilits
propres souvent trs diffrentes et que quelques "strates conductrices privil
gies" (1) peuvent accaparer la transmissivit de l'ensemble. Dans beaucoup de
cas la recherche des paramtres des couches aquifres par l'interprtation des
donnes acquises par des pompages d'essai oblige tenir compte de cette cons
titution, qu'il faut donc pouvoir dcrire pour choisir bon escient le "modle"
d'interprtation le plus adquat (2). Cette description se base naturellement
d'abord sur l'observation des donnes gologiques (log lithologique) d'un forage,
compltes par diverses diagraphies. Mais l'emploi d'une technique de mesure
hydromtrique prsente le grand avantage de fournir une donne directement lie
aux caractres hydrodynamiques du terrain. L'" hydromtrie de forage" peut donc
contribuer trs efficacement dcrire la constitution d'une couche aquifre et
reprer l'existence et la position de strates privilgies.
De plus, en pratique, faute de moyens appropris, l'hydrogologue
ne peut gnralement pas aider le foreur localiser ces niveaux avec assez de
prcision pour quiper l'ouvrage dans les meilleures conditions. De mme, la
mise en production dans un mme ouvrage de plusieurs nappes ou d'aquifres
multiples pose des problmes de communications entre niveaux aquifres qui ne
peuvent tre rsolus simplement sur le chantier l'aide des outils mis classi
quement la disposition des hydrogologues.
Le micromoulinet destin mesurer la vitesse verticale de circu
lation de l'eau dans les forages est un outil qui permet de combler dans de nom
breux cas cette lacune.
La prsente notice a pour but de dmontrer que la mise en oeuvre
du micromoulinet est une opration des plus ncessaires et des plus rentables
puisqu'elle permet de reprer les zones productrices des aquifres, d'adapter le
plan de crpinage la circulation relle des eaux et d'viter d'quiper en pure
perte des zones reconnues striles.
(1) cf. rapport DS 63 A 1 8 : "Essai de puits. Interprtation nappe libre avec strate
conductrice d'eau privilgie" par E. BERKALOFF
(2) cf. rapport 69 SGL 293 HYD : "Interprtation des donnes des pompages d'essai
pour l'valuation des paramtres des aquifres. Aide mmoire par
J. FORKASIEWICZ
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1. PRINCIPE DE LA MESURE
On mesure la vitesse verticale de circulation de l'eau une profondeur
donne de l'ouvrage l'aide d'une hlice qui transmet des impulsions propor
tionnellement sa vitesse de rotation. Ces impulsions transmises la surface
sont totalises en fonction du temps par un compteur totalisateur d'impulsions.
L'talonnage connu de l'hlice permet de restituer en fonction de sa
vitesse de rotation la vitesse relle de circulation de l'eau. Cette vitesse rap
porte la section dtermine le dbit. La section du forage est mesure
l'aide d'un autre appareil appel diamtreur, indispensable pour dterminer
dans la zone des mesures un profil continu du forage. Ce profil est enregistr
sur un graphique l'chelle souhaite.
2 . THEORIE DE LA MESURE
Deux exemples illustrs par les planches 1 et 3 permettent d'expliquer
la thorie de la mesure. Dans les deux cas, pour simplifier l'expos, on suppo
sera le diamtre du forage rigoureusement constant pour ne pas faire intervenir
le calcul de la section.
- Exemple 1 : forage au repos avec une zone aquifre surmonte d'une zone
impermable et d'une zone absorbante (fig. 1).
L'enregistrement est ralis dans le trou nu, c'est--dire dpourvu
de tubages ou de crpines (fig. 1 a).
Le micromoulinet des descendu au fond et les vitesses sont enregis
tres en remontant, l'appareil tant arrt tous les 5 0 cm pour la mesure.
Les vitesses mesures sont reportes en fonction de la profondeur sur
la figure 1 b :
On observe en remontant :
. de 60 42 m : une zone o la vitesse reste nulle : zone strile impermable
. de 42 34 m : une zone o la vitesse est croissante : zone productrice
. de 34 20 m : une nouvelle zone impermable o la vitesse reste constante
, de 20 12 m : une zone absorbante.
Il faut remarquer qu'il est important de connatre le sens de circulation
de l'eau puisque le diagramme serait exactement le mme si les rles de la
zone absorbante et de la zone aquifre taient inverss : on lve l'indter
mination en remontant ou en descendant le moulinet dans le forage la mme
vitesse que le courant d'eau, ce qui a pour effet d'annuler la vitesse de rota
tion de l'hlice (fig. n 2).
En conclusion de ces mesures, on proposera d'quiper le forage ainsi
qu'il est reprsent sur la planche le en isolant par tubage et cimentation la
zone absorbante, en ne crpinant que la zone aquifre et en remblayant le
substratum for inutilement entre 42 et 60 m. L'opration "micromoulinet" a
permis d'augmenter le dbit produit par l'ouvrage en isolant une zone absor
bante et une conomie a t ralise en ne crpinant pas la zone impermable
situe entre 42 et 60 m.
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CALCAIRE FISSURE
ZONE ABSORBANTE
ARGILE
GRES AQUIFERE
PRODUCTIF
SUBSTRATUM
IMPERMEABLE
a_ FORAGE OUVERT. ENREGISTREMENT AU MICRO MOULINET b. DIAGRAMME DES VITESSES
1^
I
c-SCHEMA D'EQUIPEMENT PROPOSE ^
-
JEj^ure n* 2
h
W'W.: 'Zr.X
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4
1
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10
Pomp 9^%
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3f
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' _^
^^^^
't^^^^^"^^
-
10
La permabilit moyenne globale k tant obtenue par un pompage d'essai
conduit de manire classique, il est facile par un simple calcul de proportion
nalit de connatre la permabilit propre de chaque horizon, grce la formule
T = k =e = 1 ''i^
T - transmissivit
k = permabilit moyenne
e = paisseur totale de l'aquifre
k. = permabilit propre de l'horizon de l'aquifre d'paisseur e^^
EQUIPEMENT ACTUEL DU SERVICE D'HYDROMETRIE
L'ensemble de l'quipement comprend (fig. 6) :
- un micromoulinet de forage
- un cble de suspension transmetteur d'impulsions
- un treuil de manoeuvre et ses accessoires
- un transmetteur et un compteur totalisateur d'impulsions
- un diamtreur
3.1. Le micromoulinet de forage
Il comprend une hlice trs sensible dont l'axe vertical est mont
sur saphirs. Sa vitesse de dmarrage est lgrement infrieure au cm/s.
Cette hlice entoure d'un cercle protecteur est monte l'extrmit d'un
tube lest quip de centreurs d'acier qui permettent de positionner l'ap
pareil dans l'axe de l'ouvrage.
3.2. Un cble lectroporteur
Galvanis relie le micromoulinet la surface. Il est quip de
trois conducteurs. Son diamtre est de 5,8 mm, sa longueur de 200 m et
sa charge de rupture de l'ordre de 1 800 kg.
3.3. Le treuil de manoeuvre
Il est actionn soit la main, soit l'aide d'un rgulateur de des
cente. Il est quip d'un tambour amovible, ce qui permet d'utiliser plu
sieurs types de cbles. Un compteur de profondeur permet de reprer la
profondeur de la mesure au centimtre prs. Le signal transmis par le
cble sort du treuil par l'intermdiaire de contacts tournants.
3.4. Un adaptateur rcepteur d'impulsions et un compteur totalisateur d'impul
sions
Associs un chronomtre, permettent de mesurer la vitesse de
rotation de l'hlice.
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MICRO MOULINET DE FORAGE
11
L
-
12
3.5. Le diamtreur
La sonde du diamtreur comprend trois bras qui, en position ouverte,
viennent frotter contre les parois du forage, l'outil restant toujours cen
tr. L'angle d'ouverture des bras, fonction du diamtre du forage, dfinit
la rponse de la sonde ; l'information est transmise la surface sous forme
impulsionnelle. Cet outil permet l'enregistrement continu du diamtre du
forage (entre 45 mm et 75 0 mm) et constitue par l un instrument apte
dceler les zones caves, la prsence ou l'absence de tubage ainsi que
l'paisseur du "mind cake" indice de la prsence de zones permables.
En outre, par la connaissance exacte du diamtre du trou et en associa
tion avec le micromoulinet, il est possible de calculer le dbit des flui
des dans le forage.
Le matriel ci-dessus peut tre utilis dans des forages dont le diamtre
varie de 60 500 mm et jusqu' une profondeur d'environ 200 m. Il est possible
de modifier l'appareil pour l'adapter des forages dont le diamtre serait sup
rieur 5 00 mm.
D'autre part, dans le cas de forages profonds, le Service d'hydromtrie
dispose d'un cble lectroporteur un conducteur de 9 00 m mont avec une
hlice de 1 0 cm de diamtre dont la vitesse de dmarrage est de l'ordre de
5 cm/s.
Remarque
L'appareillage actuel ne fournit que des donnes ponctuelles. Il est pos
sible d'obtenir des enregistrements continus l'aide d'un micromoulinet conforme
aux normes requises pour les cbles, treuils et enregistreurs du Dpartement
gophysique.
4. PRATIQUE DES MESURES
4.1 . Equipement du forage
Les mesures se feront de prfrence en trou nu dpourvu de crpines,
Si la mauvaise tenue des terrains l'impose, on s'efforcera toujours de
mettre en place des crpines ou des tubes crpines dont le diamtre se
rapprochera le plus possible de celui du forage et dont les perforations
seront les plus nombreuses et les plus rgulires possibles.
4.2. Dbit nce s saire
L'appareil ne peut dceler que des vitesses suprieures ou gales
1 cm/s ce qui ncessite en particulier dans les forages de gros diamtre
de disposer d'un dbit suffisant pour crer cette vitesse.
Dans la pratique, les dbits faibles correspondant des changes
entre nappes superposes dans des forages "au repos" ne pourront gure
tre mesurs que dans des forages de petit diamtre.
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13
Dans le cas d'un forage en pompage, on calculera le dbit nces
saire en multipliant par un coefficient de 1 0 le dbit correspondant la
plus faible vitesse mesurable (soit 0,01 m/s) travers la section nomi
nale de l'ouvrage.
Par exemple pour un forage de 0,400 m de diamtre, ce dbit sera de
2sr X 0,4
X 0,01 X 10 = 0,0125 m3/s ou 65 m3/h
section X vitesse x coeff. = dbit dbit
en m2 minimale multipl. en en
en m/s m3/s m3/h
Aucune mesure ne sera obtenue dans la zone o le fluide circule avec
une vitesse infrieure 0,01 m/s (correspondant 1/10 de la production
totale de l'ouvrage). Seule une augmentation du dbit total permettrait
ventuellement de recueillir des informations sur ces niveaux.
4.3. Descente du micromoulinet dans le forage (fig . 7 )
La descente de l'appareil ne pose pas de problmes particuliers dans
les ouvrages dpourvus de pompes (forages artsiens ou forages faisant
communiquer des nappes superposes) d'autant plus que l'enregistrement
pralable du profil du puits par le diamtreur aura mis en garde contre des
rductions possibles de diamtre.
Dans le cas de forages en pompage, il est ncessaire de mettre en
place un tube mtallique ou CPV d'un diamtre minimum de 60 mm capable
de guider la sonde quelques centimtres en dessous de la crpine d'as
piration de la pompe. Les mesures se feront seulement entre ce point et
le fond de l'ouvrage.
Enfin, si le diamtre du forage est trop faible pour permettre le pas
sage d'une pompe et de la sonde, on pourra procder un essai par
injection d'eau dans l'ouvrage.
4.4. Prsentation des mesures
La vitesse de rotation sera enregistre par stations fixes intervalles
rguliers et on reportera les observations sur un imprim modle du type
reproduit en annexe.
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Figure n*714
treuil
injection d'eau lecas-*-r-chanten tete de forage
vacuation de l'eau pompite
tube guide mtallique ou CPV fimininrium 60rn/m
micro .moulinet
pompe
crpine dela pompe
SCHEMA DU DISPOSI TIF INSTALLE
OANS UN FORAGE ARTESIEN
OU EN INJECTION
SCHEMA DU DISPOSITIF INSTALLE
DANS UN FORAGE EN POMPAGE
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15
CONCLUSION
La mise en oeuvre du micromoulinet de forage a pour but de fournir
l'hydrogologue responsable d'un chantier et l'utilisateur futurs de la
nappe, un complment d'informations indispensables un quipement et
une mise en exploitation rationnelle d'un aquifre.
A court terme, la diminution du cot total du forage obtenue en r
duisant le nombre de mtres fors ou quips de crpines, est dans la plupart
des cas, suprieure au cot total de l'opration micromoulinet.
A moyen terme, une exploitation rationnelle avec un rabattement
choisi en connaissance de cause pour ne pas dnoyer les zones aquifres
reconnues, permet de retarder considrablement les phnomnes de vieil
lissement et de colmatage des ouvrages.
Enfin, long terme, l'hydrogologue tirera un bnfice certain
d'une meilleure connaissance de l'aquifre observ.
-
16
BIBLIOGRAPHIE
SOLETANCHE (1961)
Etude des diffrentes nappes.
(25 janvier 1961)
SOLETANCHE (1962)
Fos-sur-Mer. Recherches hydrogologiques. Campagne de
reconnaissance 1962.
(1/2/1963)
SCHLUMBERGER WELL SURVEYING CORPORATION (1963)
Introduction to Schlumberger Production logging, fvrier 1963
(Traduction disponible)
POUCHAN P. (1964)
Etude de forages l'aide d'un moulinet. Localisation des horizons
producteurs.
(Communication prsente l'Assemble gnrale de l'A. I.H. S.
Berkeley 1963). Publ. n 64 de l'A. I.H. S., 1964, p. 235-238.
DAGUE Ph. (197 0)
Diagraphie et quipement des forages d'exploitation d'eau.
(Techniques et sciences municipales - l'Eau, juillet 197 0)
(En annexe)
-
SGR/Bassin de Paris Service d'hydromtrie
ANNEXE n 2
Mesures au micromoulinet dans un forage
Une srie de mesures au micromoulinet a t effectue en 1970 dans un forage
en cours d'quipement avant la pose des crpines. Le but de ces mesures tait
de mettre en vidence les zones productrices de l'aquifre et de dterminer le
plan de crpinage.
DISPOSITIF DE MESURES
Le forage tait tube de 0 50 m de profondeur environ, l'aquifre tant
dcouvert de 50 144 m. Une pompe rgle environ 38 m3/h tait installe
dans le forage. Un tube de plastique de 100 mm de diamtre a permis de des
cendre le micromoulinet sans incident en-dessous du niveau de la crpine de la
pompe.
Les mesures ont t effectues aprs quelques heures de pompage pour
atteindre une stabilisation apparente du niveau de l'eau. On a opr par points
fixes successifs en descendant partir de la profondeur de 5 0 m.
TABLEAU DES MESURES
Heure
11 h 20
11 h 30
11 h 35
11 h 37
11 h 40
11 h 45
11 h 50
11 h 52
11 h 55
11 h 57
11 h 58
12 h 00
12 h 01
12 h 02
12 h 03
Profondeur
en m
50,00
55,00
56,50
57,00
57,15
57,95
58,67
59,40
59,57
60,16
60,97
61,10
61,76
61,92
62,54
62,72
VIT. de rotation
en t. /mm
24
17
15
0
16
16,5
14
16
16
16,5
14,5
15
13
10,5
11,5
11,5
Heure
12 h 04
12 h 05
12 h 25
12 h 28
12 h 30
12 h 35
12 h 38
12 h 40
12 h 43
12 h 45
12 h 46
12 h 48
12 h 49
12 h 51
Profondeur
en m
63,36
64,16
64,41
65,20
65,81
65,95
66,75
67,37
67,60
68,23
68,41
69,05
69,17
69,83
70,58
VIT.de rotation
en t. /mm
12,5
10,5
10
14,5
11,5
12,5
12,5
11,5
12
8,5
12
11
9,5
8,5
0
-
INTERPRETATION
On admet que la vitesse de rotation de l'hlice est proportionnelle au
dbit dans le forage la profondeur de la mesure.
C'est ainsi que l'on peut reporter sur un graphique (fig. n 1) la vitesse
de rotation de l'hlice en fonction de la profondeur du point observ.
L'axe des abscisses peut galement tre gradu en valeur relative en
attribuant le coefficient 100 la plus forte vitesse observe et 0 une vitesse
nulle. On peut ainsi lire directement sur le graphique le pourcentage du dbit
total pomp produit en dessous d'une profondeur donne.
En ralit, le graphique ne permet pas d'obtenir une courbe sur laquelle
s'aligneraient les points de mesure ; mais un nuage de points admettant une
courbe enveloppe que nous avons trace. On doit attribuer la dispersion des
mesures aux variations de diamtre du trou dues au cavage de la formation.
L'absence d'enregistrement de diamtre ne permet pas d'effectuer la correction
qui s'impose .
On doit cependant admettre que la courbe enveloppe reprsentant la
vitesse maximum possible une profondeur donne correspond un forage
idal de diamtre constant et gal au diamtre de l'outil de battage.
CONCLUSIONS
Les mesures effectues dans ce forage montrent que la totalit de la
production d'eau est obtenue entre 5 0 et 72 m de profondeur. Ce rsultat est
obtenu avec une prcision de l'ordre de 10 %.
-
tours /mn
REPARTITION DES VITESSES DANS LE FORAGE
-
Annexe n"
F I
Fig 1 :MONTAGE AVEC MICRO .MOULI NE T BEAUVERT -Pour pet i ts diamtres (>50 m m ) avec 3 conducteurs
\ /Kf-Mt \d_EKfW
Fig II :MONTAGE ELECTRIQUE DU MICRO-MOULINET B E A U V E R T
Fig S
Rig III :M0NTA6E AVEC MOULINET D U M A S - NEYRPIC -Pour gros diamtres ( > 150 m m ) avec 1 conducteur
DETAIL DU MICRO-MOULINET
-
ANNEXE n 4
MESURES DE VITESSE VERTICALE DE L'EAU
Date
Forage de
Commune
Oprateurs
Dbit du
pompage
N B.R.G.M.
Dpartement
Observateur/client
Hlice n
Micromoulinet n
heure profondeur
Vitesse
tours/temps tours/secondediamtre
vitesse
corrige
dbit intercept
en % du
dbit total
en
m3/s
Observations
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JUILLET 1970
ANNEXE n 1
TECHNIQUES ET SCIENCES MUNICIPALES - L'EAU 313
Diagraphie et quipement
des forages d'exploitation d'eau
Application la nappe du grs vosgien
par Philippe DAGUE,
Ingnieur E.N.S.G., Docteur-Ingnieur
L'application aux forages de recherche d'eau des techniques familires l'industrie ptrolire a
permis, dans l'est de la France, de mieux connatre et par l mme d'exploiter de manire plus cono
mique et plus rationnelle la nappe du grs vosgien.
C'est ainsi que les enregistrements de dbitmtre continu et les prlvements d'eau des niveaux
choisis de l'aquifre au forage de Nancy-thermal n' 3, ont conduit la dtermination des zones pro
ductives de l'aquifre et la mise en vidence de la minralisation de l'eau de ces niveaux. On en a
dduit le mode d'quipement du puits.
La nappe du gras vosgien
et le forage de Nancy-thermal n** 3
La nappe du grs vosgien est exploite dans
l'est de la France et plus particulirement dans
la rgion de Nancy par un grand nombre de
forages. Aprs avoir travers une couverture
reprsente par des terrains dats du Lias au
Muschelkalk, ces forages mettent en production
un aquifre grseux dont le toit se trouve vers
700 m de profondeur et dont la puissance est de
l'ordre de 230 m l'aplomb de Nancy.
L'observation de l'volution des dbits art
siens au cours de la perforation du grs vosgien
montre des variations alatoires qui traduisent
* Travaux du service hydrogeologique de l'Ecole
nationale suprieure de gologie applique et de pros
pection minire de Nancy.
l'htrognit de l'aquifre; d'autre part il est
apparu que la minralisation de l'eau dont les
variations horizontales sont bien connues, aug
mentait avec la profondeur. Aucune donne quan
titative n'existait avant 1965 et le forage de
Nancy-thermal n 3, pouss en reconnaissance
jusqu' la base du grs vosgien a permis de
recueillir et d'exploiter les premiers renseigne
ments chiffrs acquis grce un programme trs
complet de diagraphies.
Lors des enregistrements, le forage tait quip
de la manire suivante :
de 0 m 735 m de profondeur : tubage
9" 5/8 ciment de bas en haut;
de 735 m 920 m de profondeur : puits
dcouvert for dans l'aquifre au diamtre tho
rique de 8" 1/2.
Le dbit artsien naturel de l'ouvrage tait
voisin de 60mVh.
-
314 TECHNIQUES ET SCIENCES MUNICIPALES - L'EAU 65* ANNE No 7
Htrognit verticale de l'aquifre
Programme d'tude
Les mesures classiques de porosit et de per
mabilit ralises sur les carottes, l'enregistre
ment des diagraphies soniques et nuclaires met
tent en vidence des variations importantes des
paramtres physiques de l'aquifre.
Compte tenu de ces rsultats et de l'observa
tion qualitative de l'augmentation de la minra
lisation de l'eau produite par l'artsianisme au
cours de l'approfondissement de l'ouvrage, il tait
intressant de faire la corrlation entre les zones
permables et leur participation la production
d'eau. D'autre part, on pouvait esprer mettre en
vidence des niveaux produisant de l'eau plus
minralise et les liminer lors de l'quipement
dfinitif du puits.
C'est dans ce but qu'il a t procd par la
S.P.E.S. SCHLUMBERGER l'enregistrement
d'une diagraphie de production appel dbit
mtre continu et des prlvements d'eau
diffrentes profondeurs dans l'aquifre.
Enregistrement et interprtation
du dbitmtre continu
La sonde utilise (fig. 1) est constitue par une
hlice qui permet de mesurer la vitesse du cou
rant d'eau dans le forage ouvert. Moyennant plu
sieurs corrections tenant compte du diamtre du
trou et de la vitesse de translation de l'appareil,
on lit sur un abaque le dbit qui trarisite tra
vers une seclion du forage la profondeur choi
sie. Ds lors, il est facile d'en dduire par simple
diffrence le dbit produit entre deux profon
deurs quelconques.
L'interprtation du dbitmtre continu pro
pos sur la figure 2 repose sur l'observation des
enregistrements reproduits sur le mme schma.
Les dbits mesurs en pourcentage du dbit
total et relatifs des tranches de terrain de
10 m d'paisseur sont reprsents de 730 920 m
par des btonnets de longueur proportionnelle
la mesure. En rsum, on observe une zone trs
aquifre jusqu' 750 m de profondeur qui cor
respond la base du conglomrat principal, puis
une zone de 750 800 m o la production dcroit
rapidement. Cette dernire reste faible jusqu'
850 m o l'on rencontre nouveau une impor
tante venue d'eau. Le grs vosgien ne fournit
aucun dbit apprciable mesurable entre 870 m
de profondeur et le fond situ 920 m.
ITilt MonecsMt..
Dttcttur ds joinU.
^.
Cintrslissur-
Ampliftcaitur
kD^Qllvinomtut
-Bobint d ri4ttcttiir
..Aimant
-Hlici
Flg. 1. Dbitmtre continu Schlumberger.
Evolution de la minralisation
avec la profondeur
L'chantillonnage a t effectu par la S.P.E.S.
SCHLUMBERGER grce des flacons de prl
vement (fig. 3) descendus par un cble et dont
l'ouverture, le remplissage et la fermeture sont
commands depuis la surface quand la profon
deur souhaite est atteinte.
L'chantillon prlev en trou ouvert une pro
fondeur donne de l'aquifre est un mlange des
eaux de qualit chimique diffrentes, produites
par les horizons sous-jacents; en d'autres termes,
sa minralisation reprsente la moyenne des mi
nralisations des eaux produites par chaque ni
veau, pondre par la valeur des dbits. Ces der
niers tant connus par les enregistrements de
dbitmtre continu, on en dduit facilement la
minralisation moyenne de l'eau issue des ni
veaux compris entre deux cotes de prlvements
successifs. Ces rsultats sont reports sur la
figure 2.
Ds lors, il apparat que la minralisation des
eaux de la nappe du grs vosgien observe au fo
rage de Nancy-thermal n 3 crot avec la profon
deur. Elle est de 4,7 g/l la base mme du conglo
mrat principal et atteint 15 g/l dans les niveaux
trs peu aquifres et conglomratiques de la base
de la formation.
-
JUILLET 1970 P. DAGUE : FORAGES D'EXPLOITATION D'EAU 315
Rg. 2. - Enreglatrementa, Interprtation et application
des dlagraphie* du forage de Nancy-Thermal n 3.
-
316 TECHNIQUES ET SCIENCES MUNICIPALES - L'EAU 65* ANNE No 7
PRODUCTION FLUID SAMPLER TOOL
Hg. 3. EchanUllonnaur
de fluldea Schlumberger.
Application
l'quipement de l'aquifre
Cimentation du fond.
La minralisation totale moyenne de l'eau pro
duite par artsianisme entre 735 m et 920 m tait
de 8,3 g/l.
Un calcul simple qui n'est pas reproduit ici
et qui tient compte de l'interprtation du dbit
mtre et de l'analyse des chantillons d'eau per
met d'aboutir au trac de la courbe reprsen
tant les variations du rsidu sec de l'eau pro
duite en fonction de la profondeur atteinte par
le forage dans l'aquifre (flg. 4). Il faut remar
quer que ce rsidu sec serait aussi obtenu en
cimentant le fond de l'ouvrage de 920 m cette
mme profondeur.
Pour ramener la minralisation un taux
compatible avec les problmes de corrosion lors
de l'exploitation et pour ne pas diminuer consi
drablement le dbit naturel du forage, il a t
dcid d'obturer le fond du puils par un bou
chon de ciment pos entre 850 et 920 m de pro
fondeur. Aprs cette opration, les modifications
de la minralisation de l'eau ont t les sui
vantes :
-
JUILLET 1970 P. DAGUE : FORAGES D'EXPLOITATION D'EAU 317
Analyse *
pH
Rsistivit (ohm-cm)
Rsidu sec (mg/l)
Duret (degrs franais).
HCOo- (mc/1)
SO^ (mg/l)
Cl- (mg/l)
Ca++ (mg/l)
Mg++ (mg/l)
Na+ (mg/l)
K+ (mg/l)
Avant
cimentation
7,08
85
8 320
218,4
189
115
4 450
812
37,5
2 000
70
Aprs
cimentation
7.0
135
5 037
134,0
195
119
2 650
475
37
1208
52
* D'aprs les rsultats communiqus par l'Insti
tut de recherclies hydrologiques, 12, rue Ernest-
Bichat Nancy.
Le dbit n'avait pratiquement pas diminu ce
qui peut s'expliquer en tenant compte de l'am
lioration des conditions de production des ni
veaux suprieurs librs de l'influence des hori
zons sous-jacents. Il en rsulte aussi immdiate
ment que le rsidu sec de l'eau produite, soit
5,03 g/l, est infrieur celui qui avait pu tre
calcul, soit 6,04 g/l.
Plan de crpinage.
La granulomtrie du grs vosgien et l'agressi
vit de l'eau produite obligent mettre en place
des crpines Johnson 6" en inox 316 avec un
slot gal 20. En l'absence de donnes concer
nant la rpartition des dbits, l'aquifre eut t
; ^'4 ^ jRisidu sec tn iii|/l
Flg. 4. MInralleatien de l'eau en fonction de la profondeur
du forage.
crpine sur toute sa hauteur. Compte tenu des
rsultats acquis par les mesures de la S.P.E.S.
SCHLUMBERGER, il a t possible de rduire
la longueur crpine en rpartissant crpines et
tubes pleins au droit des zones productrices et
striles. Le schma reprsentant l'quipement d
finitif du puits a t reproduit sur la figure 2.
La mise en en hydrogologie des techniques dveloppes par la S.P.E.S. SCHLUMBERGER
dans le domaine ptrolier a permis d'quiper dans les meilleures conditions le forage alimentant en
eau chaude les piscines de Nancy-thermal.
La minralisation totale de l'eau produite a pu tre ramene une valeur acceptable et une co
nomie importante a t ralise au moment de la pose des crpines.
Au-del de ces applications immdiates, il apparait que les mthodes employes Nancy-
thermal n 3 permettent l'hydrogologue de mieux saisir la complexit des problmes poss l'in
gnieur sur le terrain compars au problme simplifi d'un coulement ou d'un puits situ dans un
milieu suppos homogne, isotrope, etc.