Société CITROËN

133, Quai A. Citroën - 75015 PARIS

AUSCULTATION DU FORAGE n° 2 DE L'USINE

CITROËN DE NANTERRE

par

Ph. DIFFRE et G. MARQUET

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45 018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 66.06.60

Service géologique régional BASSIN DE PARIS

65, rue du général-Leclerc - B.P. 3 4 , 77170 Brie-Comte-Robert

Tél.: 405.01.46 et 405.05.02

74 SGN 208 BDP Brie-Comte-Robert, juin 1974

AUSCULTATION DU FORAGE n° 2

DE L'USINE CITROEN DE NANTERRE

-o-o-o-o-o-

RESUME

La pompe immergée dans un forage de 100 m de profondeur captant leseaux de la craie à l'usine Citroën de Nanterre ayant été détériorée rapidementà plusieurs reprises par corrosion, il a été procédé à divers essais et analysespour étudier les possibilités de réfection du captage.

Une inspection des tubages par télévision a montré que les colonnesen acier, pleines à l'crigine au droit des sables et argiles de l'Yprésien,étaient profondément corrodées et percées, tandis que les tubes crépines audroit de la craie étaient colmatés par des incrustations.

Un essai de puits par pompage à plusieurs débits à montré que ledébit critiaue de l'ouvrage dans son état actuel, était supérieur à 60 m V h(débit maximum à l'originel.

D'après les analyses chimiques de l'eau et des dépôts solides, lacorrosion de la pompe est vraisemblablement d'origine électrolytique.

Un rechemisage du forage avec des tubes et crépines constitués d'unseul métal (APS 20 par exemple] avec cimentation extérieure jusqu'à 64 m devraitpermettre une réutilisation satisfaisante de ce captage pendant plusieurs années.

74 SGN 208 BDP

- SOMMAIRE -

TEXTE

RESUME

INTRODUCTION . •. 1

1. - HISTORIQUE DU FORAGE 2

2. - POMPAGE D'ESSAI 4

3. - EXAMEN DE L'ETAT DES TUBAGES PAR TELEVISION 6

4. - QUALITE CHIMIQUE ET BACTERIOLOGIQUE DE L'EAU 10

5. - CONCLUSIONS 11

51 - Détériorations constatées 1152 - Conseils pour la remise en état du forage 12

PLANÇHES_DANS_LE_TEXTE

Figure 1 : Essai de puitsFigure 2 : Examen du forageFigure 3 : Planche photographique

ANNEXES

Annexe 1 : Coupe géologique détailléeAnnexe 2 : Analyse de l'eau

INTRODUCTION

La Société Citroën ayant constaté une corrosion importante de lapompe immergée dans le forage n° 2 de l'usine de Nanterre, a demandé auBureau de recherches géologiques et minières. Service régional Bassin deParis, de procéder à un examen de l'état du forage, pour déterminer la causede cette corrosion et conseiller les dispositions à prendre pour la réfectiondu puits.

L'auscultation a consisté à effectuer, après curage de l'ouvrage, unessai de' puits par pompages, à plusieurs paliers, une inspection des tubagespar télévision et des analyses chimiques de l'eau et des dépôts recueillissur la pompe corrodée.

Les différentes instrumentations et les pompages d'essai ont été exé-cutés par l'entreprise Eaux et Forages.

- 2 -

1. - HISTORIQUE DU FORAGE

Cet ouvrage avait été réalisé en 1951-1952 par l'Entreprise Forageset Matériel (aujourd'hui Eaux et Forages à Saint-Denis).

Sa profondeur initiale était de 100 m. Il avait été crépine de 66 à100 m pour capter les eaux de la craie (voir coupe géologique détaillée enannexe).

Au cours des essais de mai 1952, le forage donnait 60 m /h pour 1 1 mde rabattement.

Les analyses effectuées à différentes dates, conservées par le serviceEntretien de Citroën, sont résumées ci-dessous :

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600 |

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La minéralisation a été relativement constant de 1964 à 1971.

En 1969, il avait déjà été remarqué de notables corrosions sur les

corps de pompe. La forte teneur en fer trouvée en septembre 1971 (5 mg/1)

(1) Toutes les profondeurs données dans cette note sont comptées à partir duradier de la salle de pompage, 3,70 m en-dessous du niveau de la 2ème ave-nue ED.

- 3 -

pourrait provenir de la corrosion du tubage. La pompe, changée en mai 1973,avait montré des signes de faiblesse en décembre suivant.

En mai 1974, il a été constaté une diminution du débit. La pompeimmergée (fonte et laiton), remontée pour vérification, était profondémentcorrodée, les différents éléments étant encrassés par des dépôts de cou-leur rouille pulvérulents à l'état sec. L'analyses chimique effectuée enjuin 1974 OU laboratoire de chimie du B.R.G.M. a montré quo cette boue estvraisemblablement constituée pour 97 % par de l'hydroxyde ferrique Fe (0H)„

CaO 0,45 %

Fer exprimé en Fe^CL 73,15 %

C0 2 . . . 0.95 %

S04 1.75 %

fin traces

eau totale 10,25

Pendant ces dernières années, ce forage était utilisé à 50 m3/h environ20 heures par jour en moyenne.

Le 28 mai, une sonde HWK ne pouvait descendre en-dessous de 84 m.

- 4 -

2. - POMPAGE D'ESSAI

NETTOYAGE DU FORAGE

Le forage a été curé pendant 3 jours. La soupape a remonté des sablesgrossiers et des fragments d'argile plastique grise de l'Yprésien, ainsi quedivers objets tombés accidentellement dans le passé (ancien flotteur de pompe,arrache-clous, boulons et écrous etc.). Une colonne de pompe de 1,5 m a étéretirée au crochet. Il n'a pas été possible de descendre une soupape dansla dernière colonne de 450 mm, c'est-à-dire en-dessous de 91 m.

ESSAI DE PUITS

Des pompages ont été réalisés les 1, 4 et 5 juin avec une pompe àaxe vertical ALTA dont l'aspiration était descendue à 69,70 m. Leur but étaitde nettoyer le forage, prélever un échantillon d'eau clairs pour analyses chi-miques et bactériologiques et établir la caractéristique du puits.

Six paliers de 1 heure à débits constants 9, 23, 29, 42, 49 et 60 m3/hont permis d'établir un graphique débit-rabattement (fig. 1) qui montre que ledébit critique du puits est supérieur à 60 m3/h. En début de chaque palierl'eau était très chargée par les éléments mis en suspension pendant le curage(pas de sable, mais flocons de couleur rouille).

Etant donné les remontées de matériaux et le danger d'affaissement dela crépine,, il n'a pas été pompé à plus de 60 m3/h. Les débits ont été mesurésavec une cuve de 500 litres.

Fig. 1- 5 -

C I T R U E N N A N T E R R E F O R A G E n°2

ESSAI DE PUITS

N- 269

4 5 6 7Q m 3 / h

9I0-

S G N C B R G M ) S G R B D P

- 6 -

3. - EXAMEN DE L'ETAT DES TUBAGES PAR TELEVISION

L'exploration a été faite le 6 juin avec l'équipement loué à la Socié-té Inspectronic. La caméra équipée d'une tête à vision axiale avec éclairageincorporé a permis de faire les observations suivantes : (figures 2 et 3]

à 6 m

(photo 1] à 21,4 m

de 21,4 à 35,3 m

à 35,3 m

(photo 2) à 36,1 m

à 37,8 m

(photo 31 à 39,8 m

à 47,2 m

(photo 4] à 52 m

à 52,8 m

de 52,8 à 63, 9 m

(photo 5) à 59 m

à 63,9 m

à 65,4 m

à 66,1 m

à 67 m

de 67 à 71 m

joint de soudure du tubage de 1000 mm - état normal

tête de la colonne de 720 mm - légèrement décentréepar rapport à la précédente - matériaux divers dansl'espace annulaire (cailloux anguleux - un grosgalet - joint Serflex) - état normal.

Colonne de 7.20 mm en bon état sauf faibles suintementsd'eau à travers le tubage vers 35 m

tête de la colonne de 660 mm

2 trcus de 2 cm de diamètre environ, percé dans letubage et laissant écouler de l'eau (sables duSparnacien) débit estimé à 0,5 m V h

boursouflures (début de perforations) sur le tubagepuis zones corrodées

tubage déformé par poussée du terrain et venues d'eausous pression

la caméra entre dans l'eau en dessous du niveaustatique

tubage percé

tubage de la colonne de 600 mm martelée vers l'inté-rieur

Colonne de 600 mm percée et boursouflée sur toute sahauteur

tête de la colonne de 550 mm

trou de quelques centimètres de diamètres dans le tu-bage

déchirure horizontale

début de la partie du tubage crépine à l'origine(trous circulaires) - quelques trous sont visibles entête

la crépine est entartrée par un épais dépôt incrus-tant - quelques trous seulement sont visibles.

- 7 -

à partir de 71 m eau très tremblée, tourbillons de matériaux finsen suspension

à 84,9 m déchirure du tubage avec venue de matières en sus-pension - difficile à voir a cause du trouble

à 89,1 m la caméra repose sur les dépôts accumulés au fond duforage.

En conclusion :

les colonnes de 660 et 600 mm, pleine à l'origine, sont corrodées entre 36 et63 m et laissent passer l'eau des sables yprésiens surtout, et des calcairesmontiens éventuellement,

le tubage de 550 mm, crépine à l'origine entre 66 et 90 m au droit de la craie,est, au contraire, colmaté par des incrustations (vraisemblablement des carbo-nates ou sulfates de chaux).

A l'origine, l'eau provenait de la craie, dans l'état actuel du forage,elle provient en grande partie des sables sparnaciens.

L'état des tubages constaté laisse à penser que ce forage ne peut êtreutilisé beaucoup plus longtemps sans risque d'affaissement définitif.

On remarque que la corrosion a été spécialement importante face auxniveaux pyriteux.

Fig. 2 - a -

C I T R O E N N A N T E R R E F O R A G E n° 2

• 3,70

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Sol de lo salle de pompage

Avant - pu 11 s

N S en 1952 pendant

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26.00 m

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N S en 1952 à la fin

des travaux

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C o u p e à i'origine Observations faites ä la caméra de télévision

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- 10 -

4. - QUALITE CHIMIQUE ET BACTERIOLOGIQUE DE L'EAU

Les échantillons prélevés pendant les premiers paliers le 1 et le 4 juinaccusaient une résistivité de 690 et 620 ohms.cm à 18°C,la température de l'eauétant de 15~C ( à l'extrémité de 3a conduite de 45 m).

Une analyse complète a été faite par le laboratoire du Service deContrôle des Eaux de la Préfecture de Paris sur un échantillon prélevé à la•fin des pompages d'essai le 5 juin au matin.

Les résultats sont reproduits en annexe (annexe 2).

Il s'agit d'une eau très minéralisée, sulfatée-calcique, riche enanhydrite carbonique, dépourvue d'oxygène et corrosive (1).

Lors du prélèvement, elle était dépourvue de bactéries sulfato-réduc-trices.

Les résultats de cette analyse sont très semblables à ceux des analyseseffectuées entre 1964 et 1971, ainsi qu'à ceux de l'échantillon du forage n° 3captant les sables yprésiens et les calcaires montiens.

Ils confirment donc qu'il y a apport d'eau des sables yprésiens àtravers le tubage détérioré.

Malheureusement aucune analyse de l'eau de la craie à l'origine ducaptage n'a été retrouvée.

Toute eau attaque le fer dès que son pH est inférieur à 9,5. Mais cette attaqueest entravée par la formation d'un dépôt carbonaté protecteur que l'eau déposesur le métal. Il faut donc que la vitesse d'attaque du métal soit inférieure àla vitesse de formation du dépôt protecteur. Ceci n'est possible que si le pHest supérieur à 7,4.

- 11 -

5. - CONCLUSIONS

L'examen du forage à la caméra de télévision a montré que :

- les colonnes de 660 et 600 mm laissent passer l'eau des sables yprésiens,

- le tubage de 550 mm crépine à l'origine au droit de la craie est colmaté pardes incrustations.

Par conséquent, l'eau pompée provient de la craie et des sables ypré-siens. Les perforations au droit de l'Yprésien laissent passer aussi des sableset argiles (recueillis lors du curage].

L'essai de puits confirme que l'eau passe facilement des terrains dansle forage à la faveur des perforations dues à la corrosion : bien que la partiecrépinée à l'origine soit partiellement colmatée, le débit critique est supérieurà 60 mVh.

La minéralisation de l'eau, identique a celle du forage n° 3, indiqueaussi un apport d'eau de l'Yprésien.

La corrosion du tubage au droit des sables et argiles yprésiens estvraisemblablement chimique (gypse et pyrite) et électro-chimique (pile galvani-que constituée par l'alternance des couches d'argiles (anode) et des calcaires(cathode).

La corrosion de la pompe semble être d'origine électrolytique (coupleformé par les différents métaux constituant les pièces de la pompe).

Les dépôts sont constitués d'hydroxyde fsrrique sans combinaisonssulfatées ni sulfurées.

Aucune bactérie sulfato-réductrice n'a pu être mise en évidence.

- 12 -

52 - CONGL-TL.S-POUR LA REMISE EN ETAT DU FORAGE

Les diamètres des tubages en place étant importants et la craie parais-sant assez perméable et productrice (60 m V h en 1952 - l'écoulement actuel de lanappe de l'Yprésien ne provoque pas de remontée du niveau statique de la nappe dela craie), un rechemisage du forage pour capter la nappe de la craie, uniquementcomme à l'origine, semble devoir permettre une réutilisation satisfaisante pen-dant plusieurs années.

Cette remise en état comporterait les opérations suivantes :

- mise en place d'une colonne pleine de 500 mm jusqu'à 64 m pour maintenir lesanciennes colonnes de 660 et 600 mm qui risquent de s'effondrer et aveuglerles venues d'eau et de sables et argiles de l'Yprésien,

- cimentation entre cette colonne et les anciennes colonnes de 660 et 600 mmen prenant toute précaution pour que le ciment ne descende pas en-dessous de64 m dans la craie,

- dégagement de l'ancienne crépine de 450 mm et curage jusqu'à 100 m,

- décolmatage de l'ancienne crépine de 550 mm avec de l'acide sjlfamique et daspolyphosphates éventuellement (plusieurs traitements si nécessaire),

- mise en place d'une nouvelle crépine de 64 à 100 m (400 mm et 300 mm, pourcenta-ge de vide : 12 % au moins).

Pour éviter la corrosion électro-chimique, les nouveaux tubes et crépinesmis en place seront homogènes, constitués d'un seul métal, en APS 20 par exemple.La cimentstion au droit des sables et argiles yprésiens et des calcaires montienssupprimera ou ralentira cette corrosion.

On peut espérer que le forage ainsi rééquipé fournira 60 m V h comme à1'origine.

Il est possible toutefois qu'en 1952 une partie non négligeable dudébit provenait des sables supérieurs en s'écoulant vers la partie crépinéea l'extérieur des tubages ou bien aux changements de diamètre. Il y a donc unrisque que la cimentation entre 0 et 64 m réduise le débit, mais elle est indis-pensable pour isoler les formations de l'Yprésien.

ANNEXES

Annexe 1 - Coupe géologique détaillée

Annexe 2 - Analyse de l'eau

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Nature des Terrains Traverses

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Sables argileux verts

Ârglla narron très compacte

Petites caillasses

Argile r.arron très compacte . . .. . .

Sables £¿rgileir;c jaunâtres

Sabios jaunis avec veineö rougo^tres et r^resconcrétions ferrvigineuses

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Sable roux à groa grains

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Argilo pic. s tique noire .

Sabios gris très fins avec pyrites

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Sabios argile\ix gris . .

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N«C1259Û PREFECTURE DE PARISA2a

S n° 318 A

DIRECTION DES SERVICESINDUSTRIELS ET COMMERCIAUX

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BRlE-COMTE-ROBERT

SERVICE DE CONTROLE DES EAUX

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Téléphone : 655-35-00

RÉSULTATS DES ANALYSES EFFECTUÉESpour le Compte de B«R»G.M. 65 Rue du Général Leclerc B . P . y\.

77170 BRIE-COMTE-ROBERT

reçus / •

ÉCHANTILLONS \ prélevés /e 5 Juin 1974

NANTERRE usine Citro'én

Forage n° 2

2»

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elleMARTIN

Analyses N° 74 351

EXAMEN PHYSIQUE

MESURES EFFECTUEES

Température extérieure . . .

( Gouttes de masticTurbidité 5

( Degrés silice

Couleur, m g / 1 Pt

Odeur

Résistivité électrique (ohms/cm à 20° C )

pH à 20° C a u laboratoiresur place

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T.S.V.P.

ANALYSE CHIMIQUE— Caractéristiques générales

ELEMENTS DOSES

Orygène cédé par le K M n O 4 à chaud 10 mn

Di'reté totale (degrés français). .

Titre alcaiimétrique complet ( T A

Ar hydride carbonique libre, en nij

H)drogène sulfuré, en m g / 1 H , S

Oxygène dissous, en m g / 1 0 . .

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ESSAI A U M A R B R E(Test d'agressivité)

j p«Alcalinité an méüiylorange, en m g / 1 C a O

Recherches spéciales

Colimé trie par 100 ml

Milieu rouge neutre lactose . . . .

Membranes filtrantes 37°

Elch*richia Coli

Membranes filtrantes 44°

Epreuves d'identification (MVIC)

1°

1°

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Ayantmarbre

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— Composition chimique

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Carbonique, en C O I"

Dicarbonique, en H C O 7

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Nitrique, en N O 7

Fluor ei F - .

Totol ¿*t Anloni

ANALYSE BACTÉRIOLOGIQUE

2°

*

3° Autres bactérie* tests

Streptocoques fécaux par 100 ml . .

Clostridiums sulfito-réducUur».p.lOOml

Numération Jes k

sur gélatine ( totales

1 18° ( dont liquéfiantes

, , ( 24 heures k 37»sor gelose (

( 72 heures a 20°

at

i» 2°

léries aérobies Jans 1 mL

3°

1°mg/1

252 ,

132

0,05

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0,052

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m.équiv./l

12,60

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2°as/1 m.équi»./l

•

Recherches spéciales

à. 37*i 90«

1°

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1

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