CA1251655A - Procede et dispositif de tubage d'un forage pour la mesure de la pression intersticielle d'un milieu poreux - Google Patents

Procede et dispositif de tubage d'un forage pour la mesure de la pression intersticielle d'un milieu poreux

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CA1251655A
CA1251655A CA000473061A CA473061A CA1251655A CA 1251655 A CA1251655 A CA 1251655A CA 000473061 A CA000473061 A CA 000473061A CA 473061 A CA473061 A CA 473061A CA 1251655 A CA1251655 A CA 1251655A
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porous
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Pierre-Jean Debreuille
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Procédé et dispositif de tubage d'un forage pour la mesure de la pression intersticielle d'un milieu poreux. L'invention concerne un procédé et un dispositif de tubage d'un forage réalisé en milieu poreux pour la mesure de la pression du fluide intersticiel comprenant la mise en place , dans le forage, d'un tube dont au moins une section, située à l'altitude de la mesure à effectuer, possède des orifices radiaux le long d'une de ses génératrices, une bande poreuse entre la paroi de forage et la surface extérieure de la section, au droit desdits orifices, et une membrane intérieure souple en forme de manchon ajustée sur la face interne du tube, le remplissage du tube pour plaquer la membrane contre sa paroi et de l'espace compris entre le tube et le forage pour saturer ladite bande poreuse et la substitution du liquide extérieur par un coulis de ciment qui lie le tube aux parois du forage dans toutes ses zones exemptes de bande poreuse.

Description

~s~

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TUBAGE D'UN FORAGE POUR LA MESURE DE
LA PRESSION INTERSTICIELLE D'UN MILIEU POREUX.

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de tubage d'un forage exécuté pour la mesure de la pression locale d'un fluide enfermé dans les interstices d'un milieu poreux qui peut etre un massif rocheux, un sol, un rem-5 blai ou un massif artificiel de maconnerie.
L'évacuation de déchets toxiques ou radioactifs par enfouissement dans le sous-sol n'est acceptable que si les Formations géologiques entourant le produit enfoui~constituent une barrière suffisante pour confiner le produit aussi longtemps 10 qu'il est nécessaire pour que sa nuissance potentielle, notam-ment à l'égard du milieu vivant, ait pratiquement disparu. On sait que le transport du produit ainsi enfoui ne peut être que le résultat de la circulation des eaux souterraines. La sécuri-té du confinement ne peut donc être appréciée qu'en connaissan-15 ce des paramètres caractéristiques du ou des systèmes hydrolo-giques susceptibles d'être traversés par les produits.
Certains de ces paramètres sont liés à la pression du fluide existant et circulant dans le milieu étudié. La pré-sente invention est relative à la mise en place d'un équipement 20 permettant la mesure de cette pression et des paramètres qui en découlent selon une technique par ailleurs connue. Cette techni-que consiste à isoler dans un forage une chambre soit par cimen-tation soit par le moyen d'obturateurs et à mesurer la pression dans cette chambre, préalablement remplie d'un fluide, qui ré-25 sulte de l'action directe des Fluides contenus dans le milieua~oisinant les parois latérales de la chambre.
Cette technique, simple, présente cependant des incGnvénients notamment si le milieu analysé est fissuré. On ~ constate en effet qu'il existe un risque de contournement des 30 bouchons ou des obturateurs par le fluide du milieu engendrant des incertitudes sur la valeur des résultats obtenus 3 l'alti-tude explorée. En outre, dans un milieu peu perméable, la pré-sence même du forage perturbe la valeur des pressions Incales.

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, 6~5 L'un des buts de la présente invention est de pal-lier ces inconvients en proposant un procédé de préparation du forage qui ne perturbe pas les pressions locales à mesurer en assurant une continuité du milieu jusqu'à la chambre de mesure 5 et qui supprime les erreurs ou variations de mesure dues aux phénomènes de contournement. L'invention propose également un équipement adapté ~ la mise en oeuvre de ce procédé pour simpli-fier au maximum les opérations de préparation.
A cet effet l'invention a donc pour objet un pro-10 cédé de tubage d'un forage réalisé en milieu poreux pour la me-sure de la pression du fluide intersticiel selon lequel on met en place, dans le forage, un tube dont au moins une section, si-tuée à l'altitude de la mesure à effectuer, possède des orifices radiaux et une membrane intérieure souple en forme de manchon 15 ajustée sur la face interne du tube. Selon l'une des caractéris-tiques de ce procédé, la section possédant ses orifices~radiaux le long d'une de ses génératrices, on place une bande poreuse entre la paroi de forage et la surface extérieure de la~section, au droit desdits orifices, on remplit de liquide l'intérieur du 20 tube pour plaquer la rnembrane contre sa paroi, on rempIit de li-quide l'espace compri~ entre le tube et le forage pour saturer ladite bande poreuse et on substitue au liqui~de extérieur un coulis de ciment qui lie le tube aux parois du forage.dans tou-tes ses zones exemptes de bande poreuse.
L'invention a également pour objet un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé susdit qui comprend un tube formé par l'assemblage bout à bout de troncons tubulaires iden-tiques, chacun d'eux étant divisé en une pluralité de sections qui comportent des orifices radiaux le long d'une de leurs gé-30 nératrices, les orifices d'une section étant situés sur une gé- :
nératrice différente de celle des orifices des sections adjacen-tes, chaque section possédant, en couverture desdits orifices, une bande poreuse attelée à la paroi extérieure du tube et des nervures de protection bordant latéralement ladite bande poreuse.

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'' . . , ' '1 .. '., '1, Dans un mode de réalisation chaque bande poreuse est attelée au tube par ses extrémités au moyen d'un collier de serrage et le tronçon de tube possède, entre deux colliers de serrage adjacents, une bride de protection de ces colliers.
Dans un autre mode de réalisation la bande poreu-se est collée audit tube.
Pour des raisons de simplicité de mise en place, chaque troncon tubulaire est avantageusement équipé intérieure-ment d'une membrane cylindrique souple attelée audit troncon par lû ses extrémités au moyen d'une bride d'assemblage.
L'invention sera mieux comprise au cours de la des-cription donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et nonlimitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les ca-ractéristiques secondaires.
Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels :
- les figures 1, 2 et 3 illustrent les différentes pha-ses du procédé de tubage selon l'invention, - la figure 4 est une vue extérieure d'un troncon du 20 dispositif mis en oeuvre, - la figure 5 est une coupe selon la ligne 5 5 de la figure 4 - la figure 6 illustre la mise en place de la membrane dans le troncon de la figure 5 En se reportant tout d'abord aux figures 1 à 3, on voit, schématisé , un forage 1 ménagé dans un milieu 2 qui sera constitué d'une succession de formations géologiques dont le nombre dépendra de la profondeur du forage 1. A titre d'exem-ple ce type de forage peut atteindre une profondeur de 500 à
30 1500 mètres. Dans le trou ainsi réalisé et selon des méthodes classiques, on introduit un tubage (voir figure 2) constitue par une pluralité de tronçons tubulaires 3, 4 ~.. n raboutés par un système~de brides et de vis. L.a paroi intérieure de ce tubage est rév~tue d'une rnembrane souple 5 déformable, dont on 35 décrira les moyens de maintien en regard de la figure 6. Chaque .':' ' ~' . . ' :
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tronc~on possède une pluralité de sections 6, qui seront égale-ment décrite plus en détail en regard des figures 4 et 5, cha-cune de ces sections étant pourvue d'orifices radiaux 7 dispo-sés le long d'une génératrice.
Conformément aux dispositians caractéristiques de l'invention, on place entre la paroi extérieure de chaque sec-tion 6 de tube et la paroi du forage 1, une bande poreuse 8 du genre mousse de latex ou autre matière naturelle ou synthéti-que, qui rétablit une continuité de milieu solide et poreux lû entre le milieu et lesdits orifices. Pour des falicités de mi-se en place ces bandes poreuses sont préalablement attelées au tube.
Le procédé de tubage consiste ensuite à emplir l'intérieur de la membrane 5 d'un liquide (de l'eau par exem-15 ple) et l'espace situé entre le tube et les parois du for3geafin que chacune des bandes poreuses ~ soit saturée. La figure
2 illustre ce stade de mise en place.
La figure 3 illustre la dernière phase du procédé
selon l'invention selon laquelle on substitue à l'eau située 2û entre la paroi du forage 1 et le tube un ciment 9 destiné d'une part à lier toutes les parties du tube exemptes de bandes aux formations géologiques et d'autre part à éviter des écoulements de contournement. La cimentation s'effectue de manière connue au moyen d'une canne d'injection descendue à l'intérieur du 25 tubage de mesure. De part en part, à des niveaux déterminés, distants par exemple de 50 oulOO mètres, un troncon de tubage est remplacé par un tube d'injection équipé d'une manchette élastique extérieure formant chapet de retenue du ciment. Le contrôle du niveau de coulis dans l'espace annulaire est réa-30 lisé de manière également connue, prenant notamment en comptela variation de pression due à la différence de densité entre l'eau et le coulis en un point consldéré (le point cl'injection par exemple).
On aura choisi une matière (mousse) de bande po-35 reuse suffisamment perméable pour ne pflS introduire de ralen-.:
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tissement de débit entre le massif à étudier et les orifices radiaux du tube. Par ailleurs, il conviendra de mettre en oeu-vre une mousse suffisamment dense pour que la pression diffé-rentielle existant sur une bande lorsque l'interface eau-coulis 5 la parcourt, ne provoque pas une expulsion de l'eau imprégniant la mousse vers le haut. En effet un tel essorage pourrait con-duire à une déformation de la géométrie de la bande et en con-séquence un risque de perte de contact de celle-ci avec la pa-roi du forage. La satisfaction de ces deux exigences contra-10 dictoires est obtenue par l'utilisation d'une mousse de latexdense, qui présente en outre une bonne résistance à l'abrasion.
La nature du coulis de ciment sera par ailleurs déterminée pour réaliser une bonne étanchéité dans la liaison et isoler parfai-tement les unes des autres les différentes bandes poreuses. ûn 15 aura, à cet effet recours à des adjuvants chimiques ou ~ l'ad-dition d'éléments connus pour leur imperméabilité.
Sur la figure 4 on a représenté en vue extérieure un ~ronçon tel que 3, ~ ou n des figures 2 et 3. Ce tronçon tubulaire possè-de quatre sections 6a à 6d, chacune d'elles étant pourvue d'une série d'ori-20 fices radiaux (non représentés) le long d'une génératrice. Dans ce cas de fi- gure, les orifices radiaux d'une section sont situés sur la gé-nératrice diamètralement opposr~e à la génératrice portant les orifices des sections adjacentes. En couverture de ces orifices on a placé une bande poreuse 8 attelée au tube par ses extrbmi-25 tés au moyen de colliers 9. La protection des colliers 9 estassurée par une bride 10 soudée au tube de diamètre plus impor-tant afin de préserver les colliers du contact avec les parois du forage lors de la descente du tubage. Par ailleurs, la pro-tection des bandes poreuses 8 est assurée par des nervures 11 30 qui les bordent latéralement. A titre d'exemple on indiquera que le tron,con représenté est long d'environ 5 mètres pour un diarnètre d'environ 80 millimètres intérieur, Chaque série d'ori-fices et bande correspondante a une longueur d'environ 1,20 mè-tre.
Sur la figure 5 on retrouve certains des éléments ' ' . ' . ~ ' ' :

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décrits en regard des Figures précédentes avec les mêmes réfé-rences. ûn notera que les bandes 8 peuvent etre fixées par col-lage au tube. Dans ce cas on prendra la précaution de ne pas colmater les orifices 7 et les pores de la bande 8 à ce niveau 5 avec l'agent de liaison.
Enfin sur la figure 6, on remarquera que le tron-con tubulaire 4 est équipé d'une membrane cylindrique 5 interne en matériau souple, voire élastique, maintenue en place à l'in-térieur du tronçon par pincement à chacune de ses extrémités en-10 tre des surfaces coniques 12a 12b portées par le tube et dessurfaces coniques 13a 13b respectivement portées par des brides 14, 15 maintenues par vissage aux extrémités du tronçon 4. Ces brides coopèrent avec des collerettes 16, 17 du troncon pourvues des orifices lisses ou tarauds de fixation du tronçon adjacent 15 au moyen de vis traversant les brides. On notera également la présence d'un pion de centrage 18 permettant l'indexation angu-laire d'un tronçon par rapport à l'autre, afin de respecter la distribution alternée des bandes poreuses le long du tubage.
Cette distribution est effectivement à respecter pour qu'il 2û puisse y avoir une bonne répartition du coulis lors de la ci-mentation.
On a décrit ci-dessus une disposition diamètrale-ment opposée des différentes bandes poreuses, le long du tubage.
Ce n'est pas sortir du cadre de l'invention que d'envisager un 25 décalage angulaire différent.
L'invention trouve une application intéressante dans le domaine des études hydrogéologiques. `~

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Claims (6)

REVENDICATIONS
1.- Procédé de tubage d'un forage réalisé en mi-lieu poreux pour la mesure de la pression du fluide, intersticiel selon lequel on met en place, dans le forage, un tube dont au moins une section, située à l'altitude de la mesure à effectuer, possède des orifices radiaux et une membrane intérieure souple en forme de manchon ajustée sur la face interne du tube, carac-térisé en ce que, la section possèdant ses orifices radiaux le long d'une de ses génératrices, on place une bande poreuse entre la paroi de forage et la surface extérieure de la section, au droit desdits orifices, on remplit de liquide l'intérieur du tube pour plaquer la membrane contre sa paroi, on remplit de liquide l'espace compris entre le tube et le forage pour satu-rer ladite bande poreuse et on substitue au liquide extérieur un coulis de ciment qui lie le tube aux parois du forage dans toutes ses zones exemptes de bande poreuse.
2.- Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé
selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un tube formé par l'assemblage bout à bout de tronçons tubulaires identiques, chacun d'eux étant divisé en une pluralité de sec-tions qui comportent des orifices radiaux le long d'une de leurs génératrices, les orifices d'une section étant situés sur une génératrice différente de celle des orifices des sections adja-centes, chaque section possèdant, en couverture desdits orifi-ces, une bande poreuse attelée à la paroi extérieure du tube et des nervures de protection bordant latéralement ladite bande po-reuse.
3.- Dispositif selon la revendication 2 caractéri-sé en ce que chaque bande poreuse est attelée au tube par ses extrémités au moyen d'un collier de serrage.
4.- Dispositif selon la revendication 3 caractéri-sé en ce que le tronçon de tube possède, entre deux colliers de serrage adjacents, une bride de protection de ces colliers.
5.- Dispositif selon la revendication 2 caractéri-sé en ce que la bande poreuse est collée audit tube.
6.- Dispositif selon la revendication 2 caractéri-sé en ce que chaque tronçon tubulaire est équipé intérieurement d'une membrane cylindrique souple attelée audit tronçon par ses extrémités au moyen d'une bride d'assemblage.
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