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

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.

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

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

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.

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

$

4

1

>

c

Vo

V

.

j

5

/ n^/ift-e/

10

Pomp 9^%

,

.

"

5 /

/f

M

1

1

eo 1

a 1

1 '

1 "fit

H

r

i/"

^,

^r

/ ^^Iti

r

30

3f

///n i/o/ift 7,30/.

' _^

^^^^

'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.

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.

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.

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

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

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.