REALISATION DU FORAGE
Un forage peut être réalisé en employant diverses méthodes, le choix des techniques de foration adaptés aux terrains rencontrés dépend de plusieurs paramètres:
Les caractéristiques géologiques des terrains: roches dures et massives, roches tendres et friables… La profondeur à atteindre , Le diamètre souhaité.
Ainsi le F1 Camp Leclerc a été réalisé avec trois méthodes de foration différentes: le MFT, le battage et le rotary à circulation directe.
La technique du MFT permet de traverser des terrains durs comme les roches volcaniques (basaltes) rencontrés au F1 Camp Leclerc ou des sédimentaires consolidées (grès, calcaires). Un taillant à boutons en carbure de tungstène fixé directement sur un marteau pneumatique, est mis en rotation et percussion pour casser et broyer la roche du terrain foré. Le marteau fonctionne comme un marteau piqueur, à l’air comprimé qui est délivré par un compresseur en plus de la machine de forage. Le flux d’air permet de remonter les cuttings du terrain. On distingue deux phases, la percussion et le soufflage. Le MFT présente plusieurs avantages:
Avancement rapide et profondeur d´investigations pouvant dépasser les 300 m de profondeur (fonction du diamètre et de la puissance du compresseur d’air).
Bonne observation des cuttings (coupe géologique) et des zones productrices (suivi foration). Fluide de forage (air) bien adapté au forage d´eau en général de par l’absence de produit de foration (pas d’interférence entre la ressource et des boues ou de l’eau) Il présente aussi des inconvénients..
Procédé peu adapté dans les terrains non consolidés ou plastiques. Risque de formation de bouchons de cuttings, nécessitant de fréquents nettoyages du trou par soufflage. Ce phénomène n’existe pas lorsque l’ouvrage est totalement sec ou lorsque le débit des niveaux producteurs est suffisant pour permettre un bon nettoyage par circulation. Nécessité d´utilisation de compresseurs très puissants voire de suppresseurs en cas de foration sous des hauteurs d´eau importante. Mauvaise identification de chaque niveau producteur en cours de foration, le fluide recueilli en tête d’ouvrage intègre l’ensemble des horizons traversés.
L’EQUIPEMENT DU FORAGE
Un forage d’eau est destiné à permettre l’extraction de l’eau contenue dans une formation aquifère. C’est pourquoi, quelle que soit la méthode de forage retenue, l’équipement comporte toujours une colonne d’exploitation maintenant le terrain dans la partie supérieure non aquifère proprement dit. Cette phase consiste à la pose des tubages de la chambre de pompage, la cimentation des espaces annulaires, la descente des crépines et la mise en place du massif filtrant.
Le tubage est choisi en fonction de la nature du terrain (PVC, Casing, acier INOX). Au F1 Camp Leclerc, le forage est tubé en casing API. Ce tubage permet entre autre, de maintenir les parois du forage pour empêcher les éboulements, de freiner les venues d’eau, d’immobiliser la pompe immergée.
Les crépines: Elles constituent l’élément principal de l’équipement d’un ouvrage d’exploitation d’eau. Placées à la suite du tubage plein, face à une partie ou à la totalité de la formation aquifère, les crépines doivent:
Permettre la production maximale d’eau claire sans sable. Résister à la corrosion due à des eaux agressives. Résister à la pression d’écrasement exercée par la formation aquifère en cours d’exploitation. Avoir une longévité maximale. Induire des pertes de charge minimales. C’est pourquoi avant sa mise en place (captage), on procède souvent à des essais de diagraphie qui consistent à mesurer trois principales grandeurs dont le rayonnement gamma, la résistivité et la polarisation spontanée (PS). Ces enregistrements permettent d’apprécier les niveaux argileux et les niveaux de fortes conductivités électriques (teneurs en sels dissous). Ainsi, elle permet une meilleure connaissance des terrains traversés et de définir les couches à capter.
Les crépines sont choisies en fonction de la nature du terrain. De ce fait les crépines choisis au F1 Camp Leclerc est en acier inox AISI 304 type Johnson à fente continue. Ces crépines étant les plus utilisés pour les forages d’eau, sont caractérisés par leurs résistances élevées pour un poids minimum, par un plus grand coefficient d’ouverture. Le profil du forage étant monolithique, chambre de pompage-captage, le tubage est relié au captage par une réduction qui, avec le raccord diélectrique, constituent un ensemble long de 0,83m.
La cimentation des espaces annulaires: Elle consiste à remplir, par mélange à base de ciment, toute ou une partie de l’espace annulaire.
La cimentation permet: De colmater une cavité ou des grosses fissures qui engendrent de fortes pertes de boue lors de forage.
De supprimer des problèmes liés à la géologie des terrains forer (les argiles, les évaporites, terrains meubles etc.).
De rendre étanche l’espace annulaire et empêcher la pollution par les eaux de surface, des nappes souterraines mises en exploitation.
De fixer les colonnes de tubage au terrain et protéger ainsi contre les attaques corrosives de certaines eaux.
DEVELOPPEMENT DU FORAGE
Selon Mabillot (2008), le développement d’un forage consiste, entre autres, à améliorer la perméabilité de la formation aquifère située autour de la crépine et à stabiliser cette formation. Il faut savoir que la mise en production immédiate d’un forage sans développement aurait des conséquences fâcheuses:
Le développement ne permettrait pas d’obtenir le débit optimal pouvant être fourni par l’aquifère. Elle entrainerait très certainement d’importantes venues de sables (risques de dommages à la crépine et à la pompe, de colmatage, de tassement du massif de gravier).
Le développement est donc destiné à parfaire le nettoyage du trou, de la crépine et du massif de gravier et à améliorer les caractéristiques hydrodynamiques de l’aquifère autour de la crépine, dans le but d’augmenter le débit exploitable et de produire une eau propre. La perméabilité du terrain près de la crépine est ainsi améliorée, notamment par élimination dans cette zone du maximum d’éléments fins et par restriction et stabilisation du massif de gravier. Il existe plusieurs méthodes de développement de puits, les plus utilisés sont: Développement par pompage et surpompage: le procédé consiste à mettre, provisoirement, le forage en production par un pompage à un régime supérieur à celui fixé pour l’exploitation.
Développement par pompage alterné: comme dans le précèdent, on met le forage en production par pompage et on provoque, à plusieurs reprises, des arrêts brusques de la pompe. On crée ainsi des variations brutales de pression qui ont pour effet de développer la formation. Développement par pistonnage: cette méthode exercée à l’aide d’un piston actionné verticalement dans les deux sens à l’intérieur d’un forage tubé et crépiné. Dans son mouvement de remontée, le piston crée une dépression, au-dessous de lui, qui attire l’eau et le sable fin de la formation vers la crépine. Développement pneumatique: cette méthode est la plus efficace si elle est bien adaptée et bien conduite. Elle présente l’avantage de n’entrainer aucune détérioration du matériel employé. Elle permet de combiner l’action de flux et de reflux provoquée par de grands volumes d’air introduit dans l’ouvrage avec celle de mise en production par air lift (éjecteur ou émulseur). L’opération consiste à alterner les phases de pompage à l’air lift et les phases de soufflage direct d’air au niveau des crépines.
POMPAGE D’ESSAI
Les pompages d’essai concernent tous les ouvrages en vue d’une exploitation des eaux souterraines et notamment ceux nécessitant la connaissance des paramètres hydrodynamiques. Ils se déroulent en deux phases:
Test de l’ouvrage (ou essai de puits). Il permet, à partir de pompages à débit constant de courte durée (1 à 2 h), par paliers de débit, d’évaluer les capacités de production de l’ouvrage compte tenu de ses caractéristiques (profondeur, diamètre, équipement….).
Les essais de puits réalisés au F1 Camp Leclerc, sont à débits croissants de durée constante (60 minutes) suivis d’un temps d’arrêt entre palier de 30 à 60 mn selon le cas. Ils sont réalisés afin de connaître les effets du pompage à travers les caractéristiques du complexe aquifère /ouvrage. Test de la nappe sollicitée (ou essai de nappe). Il permet de caractériser la nappe, d’évaluer ses capacités de production et d’apprécier la qualité de l’eau. Ce sont des essais longs (de 48 h à 72 h) à débit constant.
Pour l’essai de nappe fait au F1 Camp Leclerc, un test de 28 heures a été effectué. Cette durée a été suffisamment longue pour permettre le niveau dynamique d’atteindre un équilibre, une stabilité.
Table des matières
1 INTRODUCTION
2 PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL
3 PRESENTATION DU SITE D’ETUDE
3.1 SITUATION GEOGRAPHIQUE ET CLIMATIQUE
3.2 CONTEXTE GEOLOGIQUE
3.3 CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE
4 MATERIELS ET METHODES
4.1 REALISATION DU FORAGE
4.2 L’EQUIPEMENT DU FORAGE
4.3 DEVELOPPEMENT DU FORAGE
4.4 POMPAGE D’ESSAI
5 RESULTATS ET DISCUSSIONS
5.1 COUPE TECHNIQUE ET LITHOLOGIQUE
5.2 INTERPRETATIONS DES RESULTATS
5.2. 1ESSAI DE PUITS
5.2.2 ESSAI DE NAPPE
5.3.1 ESSAI DE SABLE
5.3.2 ANALYSE CHIMIQUE
6 CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS
7 BIBLIOGRAPHIE
8 ANNEXE
8.1 Annexe1/ DEROULEMENT DES TRAVAUX
8.2Annexe2 / Diagraphie
8.3Annexe 3 / POMPAGE LONGUE DUREE
8.4 Annexe4 / Fiche des résultats d’analyse chimique de l’eau
8.5Annexe5 / ESSAIS DE SABLE
8.6Annexe6 / Album de chantiers
