Exposé Diagraphie [PDF]

Zitiervorschau

Réalisé par:

AZOUGAY Abdellah ASSAL Azeddine

BOUZEIDI Yassine RAKOTONIRINA ANJARALOVA BOULAID Ghizlane

PLAN DE PRESENTATION I. Généralités: 1. Définition de la diagraphie.

2. Classification de la diagraphie. 3. Domaines d’application. II. Types de diagraphies: 1. Diagraphies nucléaires. a)

La diagraphie Gamma Ray (radioactivité naturelle).

b)

La diagraphie Gamma-Gamma.

c)

La diagraphie Neutron-Neutron.

2. Diagraphie de résistivité. 3. Diagraphie microsismique.

Définition De La Diagraphie Les diagraphies sont des techniques géophysiques mises en œuvre à l’intérieur d’un forage. Le terme diagraphie est le terme français, qui désigne aussi bien la

technique que le résultat de la mesure sous forme d’une courbe. Pour le jargon anglais on trouve le terme logging (pour les techniques) et log pour la courbe (log signifie enregistrement)

Le résultat d’une diagraphie se présente donc sous la forme d’une

courbe dans un système de coordonnées où la profondeur est indiquée sur un axe vertical orienté vers le bas et le résultat de la mesure (résistivité, densité, vitesse d’avancement...) est indiqué sur

un axe horizontal.

Classification de diagraphies Instantanés ( réalisée pendant la foration )

Les diagraphies

Diagraphies géophysiques (résistivité, radioactivité naturelle …) D. d’enregistrement des paramètres de forage (vitesse d’avancement)

Diagraphie lourd

différées Diagraphie léger

Domaine d’application Carrières, chantiers routiers et autoroutiers

Caractérisation in situ d’un massif rocheux

Exploration pétrolière et minière

1

2 3

4

Recherche de l’eau

Les Types de diagraphies:

Diagraphies nucléaires Les Laboratoires des Ponts et Chaussées ont développé une méthode de diagraphie différée permettant d’effectuer in situ des mesures de paramètres d’état. Cette méthode utilisant des sources radioactives a pris le nom de diagraphies nucléaires.

On distingue: o La diagraphie Gamma Ray (radioactivité naturelle). o La diagraphie Gamma-Gamma.

o La diagraphie Neutron-Neutron.

La diagraphie Gamma-ray: Désintégration nucléaire La diminution de l’intensité du rayonnement de toute substance radioactive au fil du temps en raison de l’émission spontanée de rayonnement depuis un noyau atomique.

énergie Particules émises

Principes: L’objectif de cette sonde est d’enregistrer les variations de radioactivité

naturelle des terrains en fonction de la profondeur. L’intérêt de cette mesure est de repérer les formations par leur émission naturelle de rayonnements gamma.

Principes: Mettre en évidence les charbons, les évaporites et surtout les niveaux d'argiles qui constituent souvent les limites des réservoirs dans le sous-sol.

Une sonde de diagraphie de radioactivité naturelle comporte en effet un capteur constitué d’un cristal qui transforme les impacts de photons gamma en signal électrique et d’un circuit électronique associé.

Radioactivité des différents types de roche:

Roches à radioactivité élevée •les argiles •les schistes noirs •les évaporites potassiques •les phosphates •certains sables et grès riches en minéraux accessoires à uranium et thorium •les granites potassiques et les roches en découlant

Roches à radioactivité moyenne

•les grès et les sables •les gneiss •les craies •les sables quartzeux

Roches à radioactivité faible

•les calcaires et les dolomies •les charbons en général •les évaporites sans potassium, la halite et l'anhydrite •les roches basiques et ultrabasiques

Diagraphies nucléaires Provoques Des diagraphies de radioactivité provoquée, qui fournissent une information quantitative précise sur les grandeurs qui sont directement utilisables par le concepteur de l’ouvrage: o La masse volumique (gamma-gamma)

o La teneur en eau (neutron-neutron)

Elle contribue à la connaissance de: o

Nature,

o

Profondeur

o

Epaisseur des couches.

Les mesures sont faites sur place, dans un terrain non remanié, ce qui est particulièrement utile lorsque des échantillons intacts sont difficiles à

prélever. On réalise un forage puis on y introduit une sonde qui va mesurer les rayonnements émis par le sol. Le puits peut être tubé ou non tubé.

Les diagraphies Gamma-gamma Principes Ils utilisent le phénomène de diffusion

Compton des rayonnements gamma par la matière. Le principe de cette diagraphie consiste à envoyer dans le matériau un flux de photons

gamma et de mesurer les rayonnements diffusés par le matériau. Plus le matériau est dense et moins les rayonnements reçus sont nombreux.

Pour mesurer la densité.

La sonde est composée de: o Une source de rayonnement g (par exemple du césium 137) émet dans

toutes les directions ; o Un premier détecteur de rayonnement o Un deuxième détecteur

Mise en œuvre du Principe L’information obtenue est un taux de comptage N, fonction du nombre de photons diffusés par le matériau. Cette information dépend de nombreux paramètres dont il n’est pas possible d’isoler les influences propres: N = f (M, G, ∅) M: Influence des matériaux (masse volumique: porosité et densité des grains; composition chimique de la matrice; la teneur en eau. G: représente la géométrie de la sonde (ses composants et leurs dispositions)

∅: tout ce qui définit la position de la sonde par rapport au matériaux (Le tubage, les lame d’air entre sonde et tubage ainsi qu’entre tubage et matériaux).

Les diagraphies Neutron-Neutron

Principes Les neutrons rapides sont émis par une sonde dans le forage et sont ralentis par la collision avec les noyaux des atomes du matériau jusqu’à une limite correspondant à l’énergie d’agitation thermique du milieu. Ces neutrons dits

« thermiques » sont diffusé puis sont absorbés par le matériaux. L’hydrogène étant l’élément ayant le plus d’influence sur le ralentissement et la diffusion, ceci permet de relier la teneur en eau volumique à la mesure de la densité de de

neutrons thermiques dans le milieu.

Le principe de la diagraphie neutron-neutron est le même qu’avec les principes de la diagraphie gamma-gamma: o La source de rayonnement est une source

à neutrons rapides (source d’américium-beryllium) o Le premier détecteur est un détecteur de neutrons, o Le deuxième détecteur détecte, lui aussi, des neutrons.

matériel utilisé :

Diagraphie de résistivité La résistivité des roches dépend essentiellement de : o

La porosité totale communicante de la roche

o

La quantité des électrolytes

o

La qualité des électrolytes

o

La teneur en eau

Roche – eau ou polluant

Gamme de résistivité (Ω.m)

Eau de mer

0.2

Eau de nappes alluviales

10-30

Eau de source

50-100

Jus décharge

5

Sables et graviers secs

1000-10000

Sables et graviers imbibes d’eau douce 50-500 Sables et graviers imbibes d’eau salée 0.5-5

Argiles

2-20

Marnes

20-100

Calcaires

300-10000

Grès argileux

50-300

Grès, quartzites

300-10000

Gneiss, granite sains

1000- 10000

Gneiss, granite altérés

100-1000

Tuf volcanique

20-300

Basalte

800-15000

Résistivité de différentes roches, eaux et de polluants

Principe: La sonde de diagraphie de résistivité est un cylindre fait dans un matériau isolant qui porte des électrodes en forme d’anneaux métalliques. Selon le nombre des électrodes d’injection de courant et des électrodes de

mesure de potentiel et leur espacement on distingue différentes dispositifs.

La mesure de résistivité électrique en forage :

ρapp= K. ΔV/I

Les dispositifs • Le dispositif normal (sonde normal)

On mesure deux résistivités apparentes:

On obtient donc deux courbes de diagraphies : La diagraphie petite normale N 16" (AM1= 40 cm) o Sensible au variation verticale de résistivité o Résultat influencé par diamètre de forage

La diagraphie grande normale N 64" (AM2= 1,60 m) o Moins sensible au variation verticale de résistivité

o Résultat dépend peu de diamètre de forage

Réponse de la sonde normal Le rayon d'investigation d'une telle sonde est égal à 2AM. Le point de mesure de la résistivité est le milieu O de l'espacement AM.

La résistivité lue est en général inférieure à la résistivité vraie.

Les sondes normales donnent une courbe centrée sur le milieu des couches.

Pour les couches minces résistantes il se produit une phénomène d'inversion, la couche apparaît comme conductrice.

• sonde latéral

• L'espacement dans ce cas est de 18'8", 5.7 m. La profondeur d'investigation

est égale à AO.

• L'expression de la résistivité est dans le cas d'une sonde latérale:

Réponse de la sonde latérale • La sonde latérale fournit une courbe dissymétrique qu'il s'agisse de couches

résistantes ou conductrices. • Si les couches ont une épaisseur suffisante on peut dire que la sonde latérale

lit une résistivité proche de résistivité réelle. • Pour les bancs minces il existe un certain nombre de règles empiriques qui

permettent de trouver la résistivité.

• Dispositifs focalisés Ce sont les outils où le courant électrique que l'on envoie est focalisé, c'est à dire que grâce à un système d'électrodes on réalise un faisceau de lignes de courant parallèles, ce faisceau pénètre les formations perpendiculairement à l'axe du trou.

Domaine d’application En génie civil, la diagraphie de résistivité est indiquée lorsque l’on veut préciser : o La lithologie de terrain traversée par le forage o Étude de fracturation de massif rocheux o Complémentaire au compagne de prospection électrique de surface

Conditions d’applications o Le contacte électrique entre les électrodes porter par la sonde et le terrain

doit être de bonne qualité. o Si le forage est tubée , celui-ci doit être crépiné. o Forage sec ne convient pas, on utilise des forages mouiller (eau ou boue

conductrice).

Diagraphie Microsismique • Principe : Cette technique consiste à mesurer les temps de propagation des ondes de compression à la périphérie d’une paroi de forage au moyen d’une sonde descendue dans un forage.

Les mesures sont effectuées dans tous les types de forages non tubés (verticaux, inclinés, horizontaux, noyés ou secs).

• Matériel : La sonde Microsismique est constituée par trois éléments reliés par des amortisseurs (silent block). o Le premier élément porte la source sismique, qui est un petit marteau.

o Le deuxième élément porte un accéléromètre à environ 35 cm de la source. o Le troisième élément porte un autre accéléromètre à environ 35 cm du premier accéléromètre.

• Le matériel microsismique :

• Principe de mesure : La mesure se fait point par point, la source devant être bloquée au forage pour chaque mesure. Le pas de mesure est généralement de 35 cm. Il y a donc un recouvrement

des bases de mesure correspondant à la plus grande des deux distances source-capteur.

• Organisation et déroulement d’une campagne : La préparation de la campagne de mesure consiste à vérifier l’état des forages. o vérifié qu’ils ne sont pas tubés. o vérifié que leur diamètre est suffisant pour pouvoir y passer la sonde. o vérifié que leur diamètre n’est pas trop grand pour que la course des vérins permette de la bloquer.

• Exemple d’enregistrement :

• Vitesse des ondes sismiques :

CONCLUSION