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Dpartement de lEnvironnement

Diplme Universitaire de Technologie Gnie Minral et Environnement

DUT GME

PROJET TUTORE

TUTEUR : Khanfara Oumaima - Mounir Kaoutar Benayad Hamza

EXAMINATEUR : Pr. Souid A. K. Pr. Lahrach A. Pr. Benaabidate L.

Date de Soutenance : Le 04 Avril 2013

Anne universitaire 2012 2013

Techniques de forage

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Sommaire

Remerciements ........................................................................................................................... 4 Introduction ................................................................................................................................ 5 I. Les diffrentes familles de forages ...................................................................................... 6

1. Les Forages d'exploration ou de reconnaissance ........................................................... 6 2. Les forages dexploitation ............................................................................................... 6

II. Les diffrentes types de forages .......................................................................................... 6 1. Les forages destructifs ........................................................................................................ 6

2. Les forages non destructifs .............................................................................................. 6 III. Types de puits .................................................................................................................. 7

1. Les puits Creuss ............................................................................................................. 7 2. Les puits foncs (ou puits pointe filtrante) ................................................................... 7 3. Les puits fors ou forage ................................................................................................. 7 4. La ralisation dun forage ............................................................................................... 8

IV. les techniques de forage .................................................................................................. 9 1. Percussion - Battage : ..................................................................................................... 9 2. Marteau fond de trou : .................................................................................................. 10 3. Havage .......................................................................................................................... 11 4. Rotary ............................................................................................................................ 12

V. Excution dun forage ....................................................................................................... 13 1. Les fluides de foration : ................................................................................................. 13 2. Circulation .................................................................................................................... 14 3. Carottage ROTARY : ..................................................................................................... 15 4. quipements .................................................................................................................. 16

4.1. Le tubage ................................................................................................................ 16 5. Gravier additionnel ....................................................................................................... 20

5.1. Rle du Gravier additionnel .................................................................................. 20 5.2. Caractristiques du gravier additionnel ................................................................ 20

VI. Dveloppement : ............................................................................................................... 20 1. procds de dveloppement ........................................................................................... 21 2. Diagraphie .................................................................................................................... 21

2.1. Log PS .................................................................................................................... 22 2.2. Log lectrique ........................................................................................................ 22 2.3. La sonde normale ................................................................................................... 22 2.4. La sonde latrale .................................................................................................... 23 2.5. Les diagraphies nuclaires .................................................................................... 23 2.6. Log gamma-ray ...................................................................................................... 23 2.7. Log gamma-gamma ou log de densit ................................................................... 23 2.8. Log neutron ............................................................................................................ 23 2.9. Log sonique ............................................................................................................ 23

3. Avantage de la diagraphie ............................................................................................ 24 1. Types de pompes ............................................................................................................ 25

VII. Captage des eaux souterraines par forage ................................................................... 26 1. Les essais de pompage .................................................................................................. 26

VIII. Camra-vido en forage ................................................................................................ 28 OBJECTIF : C'est la mesure de base, elle permet de regarder et d'observer l'intrieur des ouvrages pour : .......................................................................................................... 28

Conclusion ................................................................................................................................ 30 Webliographie .......................................................................................................................... 31

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Listes des figures Figure 1: Forage par battage .................................................................................................... 9 Figure 2: Forage marteau fond de trou ................................................................................... 10 Figure 3: Forage par havage ................................................................................................... 11 Figure 4: Soupape remont des dbris (cuttings) .................................................................... 11 Figure 5: Forage rotary ........................................................................................................... 12 Figure 6: Schma explicatif de la formation du cake dans le cas de la bentonite ................... 12 Figure 7: la remonte des cuttings par lair comprim ........................................................... 14 Figure 8: Appareil du recyclage de la boue ............................................................................ 14 Figure 9: Types de circulation ................................................................................................. 15 Figure 10: Carottier ................................................................................................................. 15 Figure 11: Rcupration des carottes ...................................................................................... 16 Figure 12: Le tubage soud Figure 13: Le tubage en PVC ................................................ 16 Figure 14: Tubage crpin et tubage plein .............................................................................. 18 Figure 15: Les diffrentes sortes de crpines .......................................................................... 18 Figure 16: Placement dun massif de gravier .......................................................................... 19 Figure 17: Aquifre multicouche ............................................................................................. 19 Figure 18: Gravier additionnel ................................................................................................ 20 Figure 19: Schma de lopration de dveloppement .............................................................. 21 Figure 20: Schma de principe de la sonde normale ............................................................... 22 Figure 21: corrlation entre diagraphie et lithologie .............................................................. 23 Figure 22: Pompe immerge .................................................................................................... 25 Figure 23: Courbe rabattement / dbit ou courbe caractristique .......................................... 27 Figure 24: Camra en forage ................................................................................................... 29

Listes des tableaux Tableau 1: Personnes responsables de quelque opration ...................................................... 13 Tableau 2: Les diamtres intrieurs / dbits prvus ................................................................ 17

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Remerciements

On tient remercier infiniment tous ceux qui participent de prt ou de loin notre formation, ceux qui nous aident nous raliser, ceux qui fond de nous les femmes et les hommes de demain et ceux qui veillent sur nous et sur notre bien.

On remercie galement Mr KACEM SOUID notre encadrant Qui nous aid prpar ce Projet de fin dtude

On remercie enfin nos familles pour leur soutien moral et financier et On leur prsente pour la mme occasion notre sentiment damour et de reconnaissance.

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Introduction

Un forage consiste raliser un trou subsurface avec un certain diamtre, selon des techniques bien dfinies et avec un matriel appropri (des machines foreuses). Les informations donn par le forage sont compltes par des mesures qui sont ralises dans ces trous tel que les diagraphies, qui son amlior par plusieurs procd et qui son bien quip. Plusieurs techniques de forage sont utilises selon les formations gologiques. Dans ce mmoire on prsente diffrentes techniques de forage afin de reconnaitre les formations profondes qui a pour objectif la recherche de leau, ptrole, minier gnie civil, gotechnique L'implantation du forage est trs importante, de sa qualit dpend le rsultat. Pourtant Le site retenu devra tre accessible au matriel de forage celui-ci lui-mme est dfini par la profondeur atteindre et le diamtre de foration ncessaire.

Comme Objectifs du forage : o On ralise des sondages mcaniques pour : Les reconnaissances des couches en profondeurs. Suivre le prolongement dun gisement. Reconnatre les caractristiques physiques dcoulement. Les fondations en gnie civil. Les Capteur des pressions. Les pieux fors Les canalisations. L extraction dun fluide : Leau potable ou non. L eau chaude. L hydrocarbures liquide ou gazeux Maintient en pression dun gisement de ptrole pour que le ptrole continu monter

en rinjectant de eau. Lextraction dun solide: Sel gemme (en injectant leau pour le rendre liquide)

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I. Les diffrentes familles de forages On considre deux grandes familles de forages

1. Les Forages d'exploration ou de reconnaissance Pour la recherche de leau, il s'agit de dceler la prsence de la ressource hydraulique et d'en dterminer les proprits qualitatives et quantitatives. Ces forages permettent la fois de reconnatre la nature des horizons gologiques traverss (coupe gologique du terrain), de dceler chacune des nappes rencontres et de mesurer avec prcision les dbits disponibles ainsi que la qualit des eaux, les forages d'exploration sont rapide et Caractrise par le faible diamtre du trou (gnralement 61/2).

2. Les forages dexploitation Caractriss par leur diamtre relativement grand (gnralement suprieur 10) et qui permettent la mobilisation de leau pour les diffrents usages socio-conomiques : alimentation en eau potable, irrigation, industrie.

II. Les diffrentes types de forages 1. Les forages destructifs

Ces forages peuvent tre excuts par percussion (ou battage), par injection et par rotation.. Le plus souvent, un fluide circule dans le forage et provoque la remonte des chantillons (cuttings) dtachs du fond par loutil et recueillis en surface, ces chantillons ne donnent quune information limite, dans ces conditions lutilisation des diagraphies est opportune. Les forages destructifs sont dexcution rapide et relativement bon march

2. Les forages non destructifs La foreuse dcoupe dans le terrain un cylindre appel Carotte, puis le remonte la surface en vitant de le modifier, de le remanier ou de laltrer. Ce type de sondage fournit une image matrielle des terrains o on pourra faire des mesures de porosit, de permabilit, etc. Lorsquil sagit de terrains meubles, les proprits fondamentales des terrains prlevs peuvent tre modifies. Le forage a une action perturbatrice, les efforts mcaniques peuvent provoquer une compaction, les mouvements de torsion introduisent souvent une microfracturation, la circulation de leau peut entraner les particules fines, etc...

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III. Types de puits Les puits peuvent tre classs en 3 types :

1. Les puits Creuss Creuser sur le terrain avec une pelle et une pioche, cest la technique la plus simple et la plus ancienne. Cest aussi la plus fatigante mais la moins coteuse. Elle ncessite que le sol soit relativement meuble et la nappe phratique peu profonde.

2. Les puits foncs (ou puits pointe filtrante) Les puits foncs sont raliss par enfoncement par un mouvement de va et vient vertical dun tube perfor bout pointu et de petit diamtre (sauf pour la technique particulire du havage) dans une terre friable, comme le sable ou le gravier.

3. Les puits fors ou forage Un grand nombre de puits modernes sont des puits fors qui sont creuss par percussion dun outil dans le sol ou par laction rotative dun outil coupant (tarire, foreuse, trpan) tournant autour dun axe vertical et qui brise et mche les roches dont les rsidus sont remontes le plus souvent par des boues la surface.

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4. La ralisation dun forage Pour raliser un forage, on procde en plusieurs tapes : on installe tout d'abord un derrick. Il s'agit d'une tour mtallique de 30 mtres de hauteur qui sert de support des tiges de forage. Ceux-ci sont des longues barres mtalliques solidement relies entre elle bout bout. au bout de la premire tige de forage, on fixe un outil de forage semblable une norme perceuse. Cet outil en trois parties, nomm trpan, est muni de dents ou de pastilles en acier trs dur. Si l'on doit forer des roches trs rsistantes, on n'utilise pas de trpan mais une tte de forage, un seul bloc serti de diamant, beaucoup plus solide ; une fois mis en marche, le trpan tourne grande vitesse. Grce ce mouvement rotatif, il broie la roche en petits morceaux ; mesure que l'on s'enfonce dans le sous-sol, on ajoute une nouvelle tige de forage en la vissant la prcdente pour obtenir la longueur souhaite : on obtient un train de tiges. Pour viter l'effondrement du trou que l'on est en train de percer, on pose sur toute sa longueur de gros cylindres creux : c'est le tubage. Comme les tiges de forage, les tubes sont installs par segments que l'on fixe les uns aux autres, au fur et mesure que l'on progresse en profondeur.

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IV. les techniques de forage 1. Percussion - Battage :

Cest la mthode la plus ancienne. Cest un bon systme si on nest pas press (une .moyenne de 20 cm par heure) et si le terrain nexige pas un tubage sur toute la hauteur. Avec cette technique de forage, on ne ratte jamais larrive une nappe, mais on ne peut pas dtecter les nappes qui sont superposes. Le forage par battage nest pas conseill pour les terrains tendres. Cest linstallation la plus simple et la plus employe pour de petits ouvrages. L'outil de forage, le trpan est suspendu un cble reli un balancier qui communique l'ensemble un mouvement alternatif. A chaque retombe le trpan dsagrge la roche, la manire dun burin. Si le trpan est accroch directement au cble, ou sous une masse-tige (fig1), cest le procd pensylvanien : sil se trouve fix sous un train de tiges, cest le procd canadien. Priodiquement, on enlve les dbris de roche laide d'un outil cylindrique muni d'un clapet, appel cuiller de curage Le forage par battage est encore parfois utilis aujourd'hui. Il est utilis pour les puits en gros diamtre.

Figure 1: Forage par battage

Il prsente lavantage dtre un procd simple et relativement peu coteux. Il ny a pas de fluide de forage (boues) et pas de risques de pollution de la nappe. Le trpan peut tre recharg, reforg et afft sur le chantier. Cest une mthode bien adapt pour les forages de moyenne profondeur. Les rsultats sont trs bons dans les terrains fissurs.

Il a lInconvnients davoir une vitesse davancement assez faible. Cette mthode est peu adapte dans les terrains plastiques ou boulant dans les lesquels le tubage lavancement est ncessaire. Il est impratif de remonter loutil rgulirement afin de nettoyer le trou (perte de temps). Il y a des difficults pour quilibrer des venues deau artsiennes jaillissantes.

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2. Marteau fond de trou : Ce type de forage (Fig.2) consiste en l'entranement d'un tubage rsistant (acier), par la frappe d'un marteau pneumatique fond de trou prenant appui sur un sabot. Il est comparable au battage, toutes arrive de leau sera visible mais nuisible, linvasion de boue dans les zones permables sera une gne pour lexploitation. On met moins de bentonites et on ne laisse que le minimum de temps pour lexploitation. Ce mode de forage est utilis pour les terrains durs donc la tenue du trou ne se pose pas, il ne fonctionne pas pour les alluvions et les sables, quand on tombe sur une couche sableuse il faut tuber, On peut faire des forages jusqu 100m 200m de profondeur avec un diamtre de 250mm. Le poids sur loutil doit avoir une pression suffisante sans lcraser.

Figure 2: Forage marteau fond de trou

1: Tige double parois filetage 2: Blocs distributeurs stabilisateur 3: Marteau fond de trou 4: Tte de rotation 5: Tte dinjection dair 6: Rcupration des cuttings les flches indiquent le sens de circulation de lair

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3. Havage Le forage par havage (fig3. ), est plus connu sous le nom de procd Benoto. Pour des trous peu profonds et de grands diamtres, ce procd est trs employ surtout pour les applications des forages au btiment et aux travaux publics. On place sur le terrain un lment de tubage et on descend lintrieur une benne preneuse coquilles qui effectue le forage proprement dit, elle vide progressivement lintrieur du tubage tant que celui-ci se trouve au-dessus du niveau statique. Au-dessous du niveau statique, lemploi dune soupape ( fig4. ) est recommand. Le tube descend avec son poids ou par un mouvement provoqu mcaniquement.

Figure 3: Forage par havage

Figure 4: Soupape remont des dbris (cuttings)

Il prsente lavantage davoir un avancement rapide faible profondeur dans les formations meubles notamment alluvionnaires, la ralisation douvrage en gros diamtre Il a lInconvnient dtre une mthode inadapte aux terrains durs. Il prsente des frottements des tubages mis en place lavancement et des difficults pour arracher les tubages de soutnement aprs la mise en place des crpines et du massif filtrant.

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4. Rotary Cest la mthode la plus utilise pour les forages profonds fig5. La pntration de loutil seffectue par abrasion et broyage du terrain, sans chocs, uniquement par rotation. Le contrle hydrogologique est impossible car la boue empche lintroduction du fluide dans le forage, on fait des diagraphies instantanes ou retardes pour avoir des indications. On recherche leau douce avec la boue saumtre et leau saumtre avec la boue douce. On tablie une courbe de chlorure de boue. Si le forage traverse des formations permables, le forage consomme plus de boue.

Rotary avec ou sans circulation inverse, utilis pour les forages trs profonds ou de diamtre moyen, ncessite un matriel lourd. Le fluide ici est de la boue bentonitique ou de ses drivs anime l'aide

d'une pompe boue. La sdimentation se fait dans des bacs de dcantation.

Figure 5: Forage rotary

Il prsente lavantage datteindre des profondeurs considrable sans tuber si les terrains sy prtent. La vitesse davancement en terrains tendres est importante. Ce systme permet un bon contrle des paramtres de forage en fonction des terrains traverser. Le forage au rotary entrane une consolidation des parois en terrains meubles par dpt dun cake (fig6.)

.

Figure 6: Schma explicatif de la formation du cake dans le cas de la bentonite

LInconvnient cest la ncessit dun fluide de forage, donc dun approvisionnement du chantier en eau. Colmatage possible des formations aquifres par la boue la bentonite. Mlange des cuttings.

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V. Excution dun forage Pour excute un forage il faut 10 oprations

Personne responsable Oprations Foreur Gologue

1) Implantation et lobjectif.

+

2) Tubage, carburant, programme du forage, diamtre, point atteindre

+ +

3) Perforation. + 4) Remonte des dblais et creusement (dgagement de ce quon sort)

+ +

5) Maintient ouvert du trou (tenu du trou).

+ +

6) Direction du trou. + + 7) Remde au incident mcanique.(repchage)

+

8) Etablir le logue de forage (coupe verticale).

+

9) Amnagement du forage (compltion).

Exploitation

10) Conservation du trou. Exploitation Tableau 1: Personnes responsables de quelque opration

1. Les fluides de foration : Il existe de grandes familles de fluides : Les fluides base deau : composs dargile (bentonite, montmorillonite). Les fluides base dair : utiliss pour la foration des terrains compacts, semi

consolids (Fig.7) De leau douce ou sale

De la boue constitue dun mlange collodale de bentonite et deau ;

De la boue enrichie de 5 25 % de gazoil (boue lhuile) De la mousse

De leau associe lair comprim, etc.

Les fluides de foration ont pour rle : Lvacuation des dbris ou cuttings de forage Le refroidissement des parties du trou et de loutil ;

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Le soutnement des parois du trou ;

Le contrle des pertes deau dans les formations permables ; Le contrle des venues deau dans le cas des eaux jaillissantes ; La facilit et laugmentation du travail de loutil.

Figure 7: la remonte des cuttings par lair comprim

2. Circulation

Figure 8: Appareil du recyclage de la boue On a deux types de circulation (fig9.)

Circulation directe

Circulation inverse

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Figure 9: Types de circulation

3. Carottage ROTARY :

Loutil est en diamant, on remonte les tiges, on fixe le carottier et loutil et on remet les tiges. (fig.10) La qualit du carottage est gale au taux de rcupration, qui dpend de la nature lithologique des terrains et de lquipe de forage. Les terrains compacts sont bien carotts, alors que les terrains fracturs sont mal carotts. Le taux de rcupration peut dpasser lgrement 100% et si par exemple, le taux de rcupration (fig.11) est infrieur 100%, on ne peut pas dterminer si la partie manquante est la tte ou le pied.

Figure 10: Carottier

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Figure 11: Rcupration des carottes

4. quipements 4.1. Le tubage

4.1.1. Tubes pleins

Le tubage mis en place ds la foration termine doit supporter la pression latrale d'crasement. La pression gostatique, due au poids du terrain qui est au dessus, provoque la dilatation latrale du terrain qui tendance s'bouler si le forage n'est pas quip par le tubage de revtement Le tubage dun forage est une colonne forme dlments en tle (en acier) roule, soud (Fig.12) ou en PVC (Fig.13).

Figure 12: Le tubage soud Figure 13: Le tubage en PVC

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Pour faciliter le transport, la manutention et le fonage, la longueur de chaque lment est de 1.5 m ou 2 m. Un filetage, mle, existe chaque extrmit et les raccords de jonction sont double femelle Les joints de tubes doivent tre particulirement soigns pour rsister aux chocs Ils doivent tre tanches lair. Tous les joints sont nergiquement bloqus aprs nettoyage et graissage soigns des filetages. On pourra avantageusement placer dans le joint une rondelle plastique pour viter les rentres dair. Pendant le transport, les filetages seront munis de protge-filets. Il en sera de mme pour le stockage sur parc entre deux utilisations. Pour tre sr que les joints dj introduits dans le terrain restent bien serrs, il est bon de donner au tube suprieur une fraction de tour, avec une clef griffes, aprs chaque coup de masse ou de mouton Ltanchit dune colonne de tubes est une condition importante de la russite des oprations dessais de nappes et de mesure des dbits

4.1.2. Le choix des tubages a) Le diamtre

Le choix des diamtres dune colonne est souvent conditionn par lencombrement de la pompe, et celui-ci est fonction du dbit. Il est recommand de laisser un pouce de jeu entre pompe et tubage Le diamtre intrieur sera donc, environ, 5 centimtres plus grand que le diamtre extrieur de la pompe. Compte tenu des dimensions des groupes lectropompes moteur immerg, couramment utiliss en forages deau. Le tableau suivant permet de choisir les diamtres intrieurs daprs les dbits prvus :

Diamtres intrieurs minima des tubages (pouces)

Dbits maxima prvus (mtres cubes/heure)

4 3

6 50

8 140

10 250

Tableau 2: Les diamtres intrieurs / dbits prvus 4.1.3. La rsistance des tubes :

Une colonne peut tre expose : Aux efforts de traction Aux efforts dcrasement (pression extrieure centripte) Aux efforts dclatement (pression intrieure centrifuge) ; Aux efforts de flambage et de flexion

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4.1.4. quipement de la zone de captage :

Il sagit de lopration de chemisage du trou en vue de son exploitation ventuelle. Dans un forage dexploitation,On utilise deux types de tubes :

Les tubes pleins sont placs au niveau des terrains impermables Les tubes perfors (crpines) sont placs au droit des horizons de bonne permabilit.

Figure 14: Tubage crpin et tubage plein

4.1.5. Tubes crpines

Le tube crpine est le lien statique entre l'eau de la nappe et le dispositif de pompage. Il doit permettre : -Le libre passage de l'eau sans entraner de pertes de charges importantes. -Empcher la formation de se dtruire par la finesse de ses ouvertures (slot). -Assurer une filtration primaire efficace.

4-2) La crpine (fig15.) : cest llment principal de lquipement dun forage deau. Si sa construction nest pas adapte au terrain, elle ne permettra pas dextraire toute leau, que peut donner la formation. Si les fentes sont trop ouvertes ou irrgulirement excutes (chalumeau), le sable fin pntra toujours et de plus en plus dans louvrage. Une crpine est une pice de prcision et son usinage doit permettre dobtenir des ouvertures calibres au dixime de millimtres. Pour dterminer louverture des fentes de crpine et la granulomtrie du massif filtrant, il est ncessaire de disposer de la courbe granulomtrique des couches des terrains aquifre exploiter.

Figure 15: Les diffrentes sortes de crpines

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Les crpines sont perces de trous (lumires ou slots) qui ont des formes et des dimensions et qui ont une proportion par rapport lensemble, cest le (coefficient douverture). Le choix de la crpine approprie reste fondamental pour la russite dun captage. La forme cest question de got; La crpine peut tre faite de fer, dacier, de bois et parfois de verre ou de plastique. Les dimensions des ouvertures doivent laisser passer au moins 50% des grains constituant les terrains aquifres ; par la suite, on aura accumulation des grains grossiers autour de la crpine. Ces gains vont jouer le rle dun massif naturel de graviers (dont la porosit et la permabilit sont leves vers lintrieur). La hauteur de la crpine doit tre sur toute la hauteur exploitable de la couche aquifre et pour conomiser, on nglige les couches moins productives. Il faut toujours utiliser une seule crpine au lieu dune crpine composite. Une fois la crpine place, on place un massif de gravier forte permabilit qui diminue la perte de charge (fig16.)

Figure 16: Placement dun massif de gravier

Dans un aquifre multicouche, on crpine le maximum d'aquifres (fig17.). Dans les nappes libre on ne crpine que la moiti mouille infrieure cause du rabattement.

Figure 17: Aquifre multicouche

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5. Gravier additionnel

Figure 18: Gravier additionnel

5.1. Rle du Gravier additionnel Amliorer le dbit Rduire la vitesse de circulation de leau lentre de la crpine Diminuer les risques de lrosion. 5.2. Caractristiques du gravier additionnel

Le matriau doit tre propre, bien lav, il doit tre rond ou angles arrondis (fig18.). Le gravier concass ne convient pas. Enfin, il doit tre siliceux, ou en tout cas non calcaire. En effet, sil est calcaire, il aura tendance se cimenter au passage de leau, ce qui rduirait sa permabilit.

VI. Dveloppement : Louvrage peut, parfois, ne rien produire ou trs peu au premier essai, car les sables situs autour de la crpine ferme plus ou moins louverture, alors que dautres lments plus fins ont pu aussi pntrer lintrieur. Il faut nettoyer la crpine et dplacer les fines particules en procdant une opration de dveloppement.

Le but de lopration de dveloppement (fig19.) est de : -liminer la boue (cake) utilise lors de la perforation -Amliorer le pouvoir aquifre de louvrage. -Eliminer de la zone dinfluence du forage tous les lments fins et obstructifs toutes en stabilisant la formation aquifre.

Le dveloppement consiste en l'amlioration de la permabilit de l'aquifre proximit du forage. On met en suspension les fines en crant des perturbations dans le fond du forage:

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Figure 19: Schma de lopration de dveloppement

1. procds de dveloppement Il existe plusieurs procds de dveloppement :

- Air lift : Elle dure quelques heures avant lobtention de leau claire, son but est le nettoyage prliminaire du forage - Pistonnage : Un piston est actionn dans le forage, la dpression cre au mouvement de remonte attire les fines particules des parois vers lintrieur du forage o elles seront extraite par les outils. Lors de la descente, leau comprime loigne dans la formation des particules fines des parois. Dure de lopration gal 10 20 heures - Pompage : Le pompage continu progressivement jusquau dbit maximum. Cest un moyen simple mais qui entrane lusage rapide de la pompe. La dure de lopration est 12 24 heures - Secouage : Le procd consiste au cours de pompage, provoquer des arrts brusques et rpts de la pompe. La variation brutale de pression ainsi cre a pour but le nettoyage de la formation. Lopration peut durer quelques heures jusqu lobtention de leau claire. - Acidification : Cette opration ne peut tre effectu que pour les roches calcaires. On injecte Hcl dilu sous pression dans le forage en un temps trs court afin quelle pntre le plus possible dans les fractures et les fissures de la roches. - Explosifs : utilisation d'explosifs si la formation est rsistante.

2. Diagraphie La diagraphie est un ensemble de techniques qui consistent collecter et enregistrer en temps rel des informations gologiques sur les entrailles de la terre. La diagraphie permet, en final, de confirmer les tudes excutes prcdemment.

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2.1. Log PS Le log P.S. ou log de polarisation spontane (P.S. en anglais), enregistre des diffrences de potentiel lectrique dues des causes naturelles. Ces diffrences sont mesures entre une lectrode de rfrence fixe, place en surface, et une lectrode mobile qui parcourt toute la longueur du forage.

2.2. Log lectrique Pour mesurer la rsistivit lectrique en forage, le principe est le mme que pour les mthodes lectriques de surface et la rsistivit apparente est obtenue par la formule suivante :

R app = k*V / I K : est appel ici coefficient de sonde. V : diffrence de potentiel I : intensit de courant Pour chaque outil utilis, la distance entre lectrode denvoi de courant et lectrode de mesure de potentiel est dsigne sous le terme despacement = L. Plus L est grand, plus la profondeur dinvestigation de loutil sera grande.

2.3. La sonde normale Cest une ralisation de la mesure selon une gomtrie trs simple. Le potentiel mesur en M est issu de A ; B et N tant considrs linfini. I tant maintenu constant, le potentiel mesur varie avec R (fig20.)

Figure 20: Schma de principe de la sonde normale

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2.4. La sonde latrale Dans ce dispositif, les deux lectrodes de mesure M et N sont trs proches lune de lautre dans le trou de forage. On mesure la diffrence de potentiel entre ces deux lectrodes Le point de mesure est O, milieu de MN.

2.5. Les diagraphies nuclaires Font usages intensif de la radioactivit dans les forages

2.6. Log gamma-ray Cest le plus simple et mesure de la radioactivit naturelle Dautre part, le log gamma permet destimer le pourcentage dargile dans les formations sableuses. Contrairement au log P.S. qui a la mme fonction, il peut tre utilis dans les forages tubs, en prsence de boues rsistantes et dans les forages remplis dair. De trs nombreux isotopes naturels sont radioactifs. Seuls trois dentre eux(luranium 238U, le thorium 232Th, le potassium 40K) jouent un rle notable dans la radioactivit naturelle des minraux et des roches. Les autres sont extrmement peu stables ou extrmement rares.

2.7. Log gamma-gamma ou log de densit Les diagraphies de cette nature sont toutes bases sur le principe de linteraction entre une radioactivit incidente et les composants de la formation soumis au bombardement radioactif. Permet la mesure de la densit des divers formations traverss par le forage et de dduire les diffrentes porosits.

2.8. Log neutron La source qui bombarde les formations tudier met des neutrons rapides, quant aux rcepteurs, ils sont de types varis. En hydrogologie, on utilise frquemment le log NEUTRON-NEUTRON dont le rcepteur est un compteur de neutrons un certain niveau dnergie.

2.9. Log sonique Le log sonique est bas sur ltude de la propagation dans les roches dondes acoustiques gnres par loutil de diagraphie qui apporte des renseignements sur les proprits mcaniques des roches traverses. Le log sonique mesure le temps de transit T (s /pied) entre deux rcepteurs, dondes longitudinales envoyes dans la formation. A partir des renseignements apports par ces diffrentes diagraphies on peut dduire la coupe lithologique des terrains traverss. La valeur scientifique de ces coupes a pu tre vrifie certains endroits, l'aide des renseignements apports par le carottage

Figure 21: corrlation entre diagraphie et lithologie

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3. Avantage de la diagraphie

Les forages seuls, aussi bien les forages carotts que les forages destructifs, ne fournissent pas une image suffisamment complte des aquifres. Cette carence explique lemploi de plus en plus systmatique des diagraphies lors des tudes hydrologiques. Par rapport au carottage, les diagraphies prsentent les avantages suivants :

Un log peut tre conserv indfiniment et rinterprt tout moment ; Le volume de roche sur lequel portent les mesures enregistres est beaucoup plus

grand ; Lenregistrement continu ; Le cot est beaucoup moins cher; La reprsentation graphique des logs permet une interprtation visuelle rapide

directement sur le site de forage.

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1. Types de pompes

Pompe de surface : Il faut que la pompe soit place moins de 6m de la surface de leau. Il faut faire descendre la pompe au fur et mesure que le niveau deau diminue et la remonter la fin du pompage. Pompe immerge : (fig21.) Cest une pompe qui supporte les eaux sales, elle ne permet pas davoir des dbits forts entre 1 10m3/h. Pompe vis dArchimde : Le dbit dpend du diamtre et de la vitesse de rotation, cette pompe supporte le sable et leau sale. Pompe turbine : Immerge, fonctionne en rotation mcanique par un moteur lectrique, utilis pour des dbits trs importants. Ces pompes ne supportent pas leau sale, sauf avec un filtre spcial. Pompe mulseur ( air lift ): La mesure des dbits est trs difficile, on peut pomper leau mme extrmement charge

Figure 22: Pompe immerge

Type d'installation: Hs = Niveau statique de l'eau, Hd = Niveau dynamique de l'eau, P = Profondeur de l'ouvrage

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VII. Captage des eaux souterraines par forage

Quelque soit le mode de forage et sauf si le terrain est cohrent (trou solide), il faut placer un tubage (un tubage dacier) constitu par un ensemble dlments visss ou souds. Pour les forages importants la rsistance de lacier peut tre tudie en fonction des attractions. Le tubage doit tre ciment au terrain (cimentation) sur toute la hauteur ou sur une partie au moins, pour cela il faut avoir une ide sur le volume cimenter. Pour les petits forages, on cimente du haut avec un tuyau ; mais pour les forages de grande profondeur, on cimente du bas vers le haut : on met le ciment dans le trou et on exerce une pression par la boue qui le pousse, une fois arriv en bas il va remonter au niveau des flancs quon veut cimenter. Cette mthode est utilise pour viter la formation des vides dans la cimentation : phnomne de shanelling (passage diffrentiel), qui survient lors de linjection rapide du ciment. On suite on vrifie que le ciment est bien compact par des diagraphies. Il faut aussi bien choisir son ciment, car il y a des corrosions dues des eaux contenant le chlorure.

1. Les essais de pompage

On quipe le puits par linstallation de pompes quelque soit leurs types. Mais il faut tenir compte du dbit de la pompe.

Les essais de pompage se ralisent pour deux raisons

La dtermination des caractristiques hydrodynamiques (transmisivit, coefficient demmagasinement) de laquifre et lvaluation du dbit dexploitation de louvrage ayant subit lessai.

La dtermination des caractristiques hydrauliques

pompage par palier

Soit Q le dbit pompable (daprs les rsultats de dveloppement). - 1er palier : pompage avec un dbit Q pendant un temps t. - 2me palier : pompage avec un dbit 2 Q pendant le temps t. Et ainsi de suite jusquau n palier : A la fin de chaque palier on aura des couples rabattement / dbit. Interprtation des pompages par palier Les mthodes graphiques constituent tracer une courbe rabattement / dbit

s = f(Q) en coordonne arithmtique et/ou en coordonne bi-logarithmiques.

Courbe rabattement / dbit ou courbe caractristique Cest la reprsentation graphique de la relation entre dbit pomp et les rabattements mesurs dans un ouvrage.

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Figure 23: Courbe rabattement / dbit ou courbe caractristique Mesures des variations deau au cours des pompages On utilise les sondes lectriques quon plonge dans un tube indexe, car le niveau deau nest pas stable et la sonde lectrique risque de saccrocher.

Mesures divers :

Mesure du temps avec montre ou chrono.

Mesures de la qualit de leau, (temprature. rsistivit. PH). Pour cela il faut utiliser. Des flacons thermomtre, ph-mtre, Rsistivimtre Au cours de lessai de pompage, on va noter tout ce qui concerne le dbit et le niveau deau au cours du pompage.

Interprtation : Dans un pompage dessai, on cherche un dbit pour un rabattement donn, on cherche la permabilit, la transmisivit, le rayon daction et l emmagasinement. On fait des pompages en :

1) Rgime permanent : Le dbit ne sera pas fonction du temps :

Q Q

Dbit stabilis t t

Stabilisation Palier

Temps Profondeur Dbit (Q) _

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

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2) rgime transitoire (non permanent) : On fait intervenir le temps :

Q

t

On pompe dbit constant, on observe lvolution du niveau de leau dans le puit, on arrte la stabilisation et on observe la remonte.

Pour linterprtation de ces 2 types dessais, on a les mthodes suivantes :

Mthode de DUPUIT Rgime permanent Mthode de PORCKET Mthode de THEIS Rgime non permanent Mthode de JACOB

Toutes ces mthodes ont t tablies pour les nappes captives, puis on les a tendues des nappes libres avec des modifications. Toutes les formules supposent un milieu homogne et isotrope du point de vue permabilit, on suppose que la nappe est infinie : stend latralement, elle est initialement horizontale reposant sur un substratum horizontale et la loi de DARCY est ralise.

VIII. Camra-vido en forage Une inspection camra de petit diamtre est ralise avec la pompe en place. Cette premire investigation peut tre complte par des diagraphies afin d'affiner l'observation visuelle. Ces mesures permettront de dfinir les variations de diamtre (pour localiser les rductions ventuelles et estimer l'importance du concrtionnement), contrler la cimentation du tubage, localiser les principales venues d'eau, dterminer leurs caractristiques gochimiques, vrifier la verticalit.

OBJECTIF : C'est la mesure de base, elle permet de regarder et d'observer l'intrieur des ouvrages pour :

rceptionner la fin des travaux, tablir un diagnostic en cas d'incident.

Principe : Prise de vue par capteur vido dans une camra, sous clairage. Transmission du signal en surface par cble ombilical. Domaine d'application : Inspection de forage : chutes d'objets, tat du tubage. Eaux souterraines : venue d'eau charge, fracturation. Gothermie : dpts et corrosion, point de bulle. Gnie Civil : prsence de cavit. Conditions d'application :

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Forage sec ou en eau claire. Interdiction d'application : Forage avec fluide opaque. Champ d'investigation : Local ou ponctuel. Rsultat fourni : Image vido en temps rel de la paroi du forage (vue axiale et/ou radiale). Enregistrement sur bande vido, avec diagnostic de l'auscultation. Recommandations pour l'expression du besoin par le client : Prfrer un cahier des charges exprim en terme de besoin un programme technique prtabli. Informations utiles pour tablir le programme technique : coupe technique de l'ouvrage, rgime d'exploitation, qualit de l'eau, niveau statique, diamtre et profondeur du forage.

Figure 24: Camra en forage

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Conclusion

Le forage permet davoir accs une nergie propre et inpuisable. Peuvent faire lobjet dun suivi et de tests quantitatifs, ce qui permet dvaluer avec prcision les paramtres de laquifre (comme lors de la modlisation daquifres), le rendement, ainsi que le dimensionnement optimal de la pompe, des systmes de stockage, de distribution et peut servir surveiller le niveau des eaux souterraines a dautres fins, par exemple pour des tudes sur lenvironnement ou lvacuation des dchets. Mais au contraire, Il peut tre fragile la dgradation et irrparablement dtruit sans beaucoup defforts sil nest pas bien protg sans avoir un accd directe, pour lentretien ou les rparations, aux parties construites qui se trouvent sous terre.

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Webliographie http://www.eurofor.com/fileadmin/user_upload/fichetech/geotechnique/geotechnique_geo305.pdf http://www.tec-sas.com/SBC/TecSBC_fr.nsf/0/2051234FB5D43AF6C1257328003BFC35/$file/ABYSS.pdf http://www.cours-genie-civil.com/IMG/pdf/cours-forage-dirge-le_forage_horizontal_procedes-generaux-de-construction.pdf http://sigessn.brgm.fr/IMG/pdf/fiche6b_Guide-Forages.pdf http://www.outils-cetu.fr/didactu/tunnel/reconnaissances/essaisinsitu/MethGeophys/Diagraphiedecimentation.php http://www4.ac-nancy-metz.fr/base-geol/annexe.php?id=17&numpage=4 http://www.ideeseaux.com/fileadmin/documents/Diagraphies.pdf http://www.me2i.fr/megs_cont.htm http://www.stump.ch/dbFile/778/lagevermessung_von_bohrungen_f_pdf.pdf http://geo.polymtl.ca/~marcotte/glq3401min/chapitre3.pdf http://www.ideeseaux.com/fr/metiers/diagnosticrehabilitation/ http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/plateformes-petrolieres http://landrytshibanda.blogspot.com/2012/10/les-avantages-et-inconvenients-du.html http://www.dpmf.fr/Produits/Equipement_de_Carottage.html http://www.technidrill.com/fr/produits/carottage/couronnes-carottiers-a-cable/ http://assoctsga.org/site/autres/Forage_destructif_en_geotechnique.pdf http://www-lms.univ-poitiers.fr/IMG/pdf/Journal_Bearing-Francais_v2008.pdf http://www.stump.ch/dbFile/778/lagevermessung_von_bohrungen_f_pdf.pdf http://radium.net.espci.fr/esp/CONF/2006/C06_05/conf05_2006.htm