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Diagraphies de forage

On peut enregistrer des paramètres mécaniques lors de l'exécution du forage.
Ceci donne des renseignements sur la plasticité, la compacité, la dureté, la nature du sol,...

Voici certains des paramètres les plus couramment enregistrés :

Vitesse instantanée d'avancement de l’outil :

La vitesse instantanée d'avancement est inversement proportionnelle à la dureté de la roche, ou à la compacité ou consistance des sols. Les zones fissurées, les vides, les poches sableuses, produisent un avancement plus rapide que les autres formations. La vitesse instantanée varie dans des proportions considérables. En forage de calcaires karstiques, par exemple, elle peut passer de 10 à plus de 800 m/h. Dans une formation de granite, le passage de 10 à 15m/h aura cependant une signification lithologique précise. La sensibilité de l'enregistrement doit donc être adaptée à la formation traversée ou couvrir une gamme de 1 à 1000. Selon les appareils, la vitesse instantanée peut être intégrée sur des intervalles de temps ou de profondeur.

Pression de poussée :

La pression de poussée est le principal paramètre sur lequel agit le foreur pour conduire son forage. Comme la pression de poussée influe directement sur la vitesse instantanée d'avancement, il apparaît que si l'on souhaite conserver à la vitesse d'avancement la seule information lithologique et éviter d'autres influences, il est souhaitable de conduire le forage avec une pression de poussée constante (J.Lutz 1981). Ce paramètre est le plus souvent mesuré sous la forme d'une pression dans la conduite hydraulique ou pneumatique qui alimente le moteur ou le vérin d'avance. Il faut noter que cette mesure est faite en surface et qu'il y a lieu d'ajouter le poids des tiges si on souhaite obtenir la force de poussée réellement appliquée sur l'outil.

Pression du fluide de perforation :

En forage avec circulation d'eau ou de boue, l'eau pompée à l'intérieur des tiges remonte par l'espace annulaire en véhiculant les déblais vers la surface. La pompe à eau établit dans le forage un circuit hydraulique à peu près stable dont la plus grande partie des pertes de charge est prise sur l'outil. Ce sont donc ces dernières qui communiqueront des renseignements au foreur. C'est ainsi que, lorsque l'outil de forage traverse une formation plastique, il a tendance à s'enfoncer dans le terrain sous l'effet combiné de la poussée et du poids des tiges et que l'eau de circulation se trouve gênée dans son cheminement sur le front de taille. La pression d'eau en surface tend alors à augmenter. Ce phénomène peut d'ailleurs constituer un problème pour les foreurs, puisque l'augmentation de pression peut faire sauter les flexibles de refoulement de la pompe. L'enregistrement précis des montées de pression d'eau constitue donc un moyen simple d'évaluer le caractère plastique des formations. En revanche, une formation très poreuse, fissurée avec fissures ouvertes, permet un écoulement avec perte de charge minimale sur l'outil; la pression d'eau en surface reste constante ou tend même à diminuer. A l'inverse, une formation avec des fissures remplies d'argile produit un enregistrement de pression d'eau avec de nombreux pics (J.Lutz 1981).

Percussion réfléchie - Vibralog :

En forage au marteau percutant, l'énergie nécessaire à la destruction de la roche est fournie par les chocs du marteau. Ces chocs sont transmis au fond par le train de tiges. Une partie de l'énergie de choc reçue par le taillant est communiquée à la roche et sert à la détruire, mais une partie est réfléchie par la formation et remonte en surface dans les tiges. La partie de cette énergie réfléchie est d'autant plus grande que la roche est plus dure. Une formation très molle et très plastique absorbe la presque totalité des chocs. La diagraphie de percussion réfléchie, ou vibralog, représente la quantité d'énergie, mesurée sur le corps du marteau, qui n'est pas utilisée pour détruire la roche. Physiquement, le vibralog représente la partie de l'énergie de choc qui n'a pas été absorbée par la formation en raison de son module élevé. En première approximation, ce paramètre est équivalent au bruit du marteau que le foreur entend en surface. Il est bien connu que dans les roches dures, le marteau sonne. En revanche, dans la traversée des zones plastiques molles, le bruit du marteau est atténué. Ce paramètre est donc particulièrement sensible aux passages durs à très durs par opposition aux couches plastiques. La sensibilité particulière du vibralog à la présence d'éléments durs dans une matrice tendre est intéressante lors de la recherche de cavités où il est quelquefois difficile de distinguer une cavité vide d'une cavité remplie. Si le remplissage est constitué d'argile de décomposition, par exemple, la vitesse d'avancement reste très rapide même s'il existe au sein de cette argile quelques rognons de la grosseur du poing (J.Lutz 1981). Ceux-ci sont simplement poussés sur les bords du trou sous le seul effet du poids des tiges. En revanche, le paramètre vibralog réagit immédiatement par un pic si l'outil percute le moindre rognon dur noyé dans une matrice molle. De la même manière, le vibralog peut distinguer un sable fin, qui se comporte comme une formation très absorbante, d'un gravier dont les éléments réagissent aux chocs du marteau.

Couple de rotation :

Le couple appliqué au train de tige est un paramètre lié aux formations traversées. Il peut renseigner sur l'adhérence du terrain à l'outil, voire au train de tiges. Certaines formations font croître le couple, comme les marnes tendres, les moraines, les cailloutis. A l'inverse, les formations homogènes et dures telles que les granites compacts, les calcaires durs sont normalement forés avec un couple faible. Le couple est mesuré facilement sur les sondeuses hydrauliques par la mesure de la pression dans le moteur de rotation. En revanche, sur les sondeuses à rotation mécanique cette mesure n'est pratiquement jamais réalisée en raison des difficultés de mise en oeuvre de capteurs.

Diamétreur :

Outil mesurant le diamètre du forage, indispensable dans les interprétations quantitatives de beaucoup de diagraphies en permettant d’effectuer les corrections dues aux effets de trous.
Dans les forages non tubés, le diamétreur fournit d’importantes informations lithologiques : roches éboulées, argiles gonflantes, karst,…

Diagraphie de température :

Le log température fournit un enregistrement de la température en fonction de la profondeur.
Il est utilisé pour les applications suivantes qui nous intéressent : mise en évidence d’anomalies provoquées par des pertes de boue ou des venues d’eau; correction de diagraphies électriques.

Résistivité du fluide :

Il mesure la résistivité de la colonne de fluide qui remplit le forage.
Cette diagraphie permet de mettre en évidence les venues d’eau et de déterminer la correction à apporter aux logs électriques qui sont affectés par les différences de résistivité de la boue remplissant le trou.

Log de gradiomanométrie :

Cet appareil mesure le gradient de pression dans un sondage et donc la densité du fluide s’il n’y a pas de pertes de charges dues à l’écoulement.
Il permet donc d’estimer par variation du niveau de boue, les niveaux piézométriques et la perméabilité des formations.

Exemple :

Source [23]

Diagraphies géophysiques

Exemples de diagraphies

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