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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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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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