GAZ DE FRANCE

23, Rue Philibert Delorme - 75840 PARIS C E D E X 17

Téléphone (1) 766.52.62

REALISATION ET INTERPRETATION D'UN POMPAGE D'ESSAI

SUR LES FORAGES D'ETREZ (01]

par

T. POINTET

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B. P. 6009 - 45018 ORLEANS CEDEX 15 - Téléphone (38) 63.00.12

Service géologique régional JURA - ALPES

B. P. 6083 - 69604 VILLEURBANNE/Croix-Luizet - Téléphone (78) 52.26.67

75 SGN 327 JAL Lyon, Octobre 1975

REALISATION ET INTERPRETATION

D'UN POMPAGE D'ESSAI SUR LES

FORAGES D'ETREZ (01)

75 SGN 327 M.

R E S U M E

Dans le cadre de la création de stockages souterrains de gaz en Bresse,deux ouvrages de recherche d'eau ont été exécutés jusqu'au Miocène, situé àune profondeur de 330 mètres environ.

Gaz de France a confié au B.R.G.M. l'interprétation de pompages d'essaiseffectués sur le premier ouvragé (Etrez 101).

Cette interprétation a montré que l'aquifère présente des caractéristiquesassez régulières (transtnissivité moyenne de 3.5 10~* m2/s).

Le premier ouvrage Etrez 101 présente de bonnes caractéristiques,tandis qu'Etrez 102 montre des pertes de charges provoquant un accroissementdu rabattement de l'ordre de 50 % du rabattement propre de la nappe en pom-page à 120 m3/h.

Un phénomène apparenté à une drainance, relevé sur pompage à 130 m3/h,sur Etrez 101, permet d'espérer l'exploitation à d"ébit continu des ouvrages.

Dans le cadre du programme envisagé et recherchant un débit continu de500 m3/h, trois ouvrages semblent suffisants à l'assurer.

Les bonnes qualités de l'aquifère rendent peu importantes les influencesréciproques des puits à l'échelle du champ de captage.

L'éloignement de futurs ouvrages pourra être choisi du même ordre degrandeur.

RESPONSABLE DE L'ETUDE

INTERLOCUTEUR

SECRETARIAT

DESSIN

COLLABORATION

T. POINTET

M. BLONDÍN

G. BARROUE

G. PONCET

D. BEGUING. CAMUSA. WARDIA. GAIZ

Ca rapport contient : 1 résumé, 8 pages de texte, 2 pages de figures, 12 pagesd'annexés.

- i -

TABLE DES MATIERES

1 - INTRODUCTIONs —=: — = = = = «5= ——

2 - |SSAI_DE_LONGUE_DyREE=SyR=ETREZ=l¡gj¡

21 - PROGRAMME PREVU22 - PROGRAMME REALISE

3 - INTERPRETATION DES POMPAGES D'ESSAI

31 - DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES DU MILIEU32 - ETATS DES OUVRAGES33 - PERFORMANCES DES PUITS34 - INFLUENCES RECIPROQUES DES PUITS

4 - CONCLUSION

Pages

22

4599

10

TABLE DES FIGURES

N° des figures

2 - Chronologie du pompage de longue durée sur EZ 101

32 - Courbes caractéristiques Etrez 101 Etrez 102

Pages

3

6

TABLE DES ANNEXES

Annexe 1 - Pompage d'essai sur Etrez 101, rabattements sur Etrez 10.1 12

Annexe II - Pompage d'essai sur Etrez 101, rabattements sur Etrez 102 13

Annexe III - Pompage sur Etrez 101, mesures sur Etrez 102 14

Annexe IV - Pompage d'essai sur Etrez 101, mesures sur Etrez 101 15

Annexe V - Pompage d'essai sur Etrez 101, mesures sur Etrez 102 15

Annexe VI - Pompage d'essai sur Etrez 101, rabattements au puits 17

Annexe VII - Pompage d'essai sur Etrez 101, rabattements sur Etrez 102 18

Annexe VIII - Pompage sur Etrez 101, mesures sur Etrez 101 19

Annexe IX - Pompage d'essai sur Etrez 101, mesures sur Etrez 102 20

Annexe X - Tableau des couples rabattement stabilisé/débit 21

Annexe XI - Enregistrements barométriques de la station météorologique 22d'Ambérieu

- 2 -

1 ~ INTRODUCTION

A la demande de Gaz de France, le Service géologique régional du B.R.G.Ma assuré la surveillance du pompage d'essai de longue durée sur l'ouvrageEtrez 101, ainsi que l'interprétation des essais sur les puits Etrez 101et Etrez 102, destinés à fournir l'eau nécessaire à la création par dis-solution de cavités de stockage dans le sel oligocène.

2 - IiSAI=DE==LgNGUE==DUREE=SUR=ETREZ=J:g^=(fig. 2)

21 - PROGRAMME PREVU

Pompage de longue durée (jusqu'à deux semaines) sur le puits EZ 101avec observations des rabattements au puits et sur le forage EZ 102, situéà 350 mètres.

La pompe a été immergée à 45 m et surmontée d'une colonne de refou-lement de diamètre 6".

22 - PROGRAMME REALISE

La programme a été modifié pour tenir compte d'impératifs techniquesdus aux matériels mis en oeuvre par l'Entreprise.

Il s'est déroulé de la façon suivante :

1°/ - pompage à 172 m3/h avec mesures des niveaux EZ 101 et EZ 102(débit mesuré au bac à déversoir triangulaire à 90e)

Ce pompage a débuté le 18 Juillet 1975 à 9H 45, en présencede Monsieur GRANDIN, ingénieur G.d.F.

Il a été interrompu le 19 Juillet 1975 à 9H 45 pour permettrede coupler les deux groupes électrogènes du chantier (remontée)

2°/ - à 9H 45 le 19 Juillet 1975, le débit a été ajusté à 120 m3/hpuis à 10H 15, le pompage a été arrêté.

La remontée a été relevée sur EZ 101 et un enregistrementlimnigraphique a été fait sur EZ 102 (enregistrement N° 1).

La remontée sur EZ 101 a été perturbée par la vidange de lacolonne de refoulement.

La courbe rabattement-débit, concernant EZ 102 a été établieà partir du relevé limnigraphique.

CHRONOLOGIE DU POMPAGE DE LONGUE DUREE SUR Ez 101

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OMESURES SUR Ez 101 ET Ez 102

18.7.75 19.7.75

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172 m3/h

débit 120 m3/h

Ez 101

Ez 102

lh30

Enregistrement sur limnigraphe

Enregistrement sur limnigraphe

29.7.75 30.7.75

i30 16h i

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Sí '

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3o/ - pompage à 120 m3/h.

Débuté le 19 Juillet 1975 à 11H 30, il a donné lieu à desmesures sur EZ 101 et un enregistrement limnigraphique surEZ 102.

4°/ - Remontée

Elle a été relevée du 29 Juillet 1975 à 11H 30 au 30 Juillet1975 à 9 H sur EZ 101.

Les relevés ont été interrompus (le niveau commençant à redes-cendre) pour permettre ledémontage de la pompe.

Elle a été relevée du 29 Juillet 1975 à 11H 30 au 30 Juillet1975 à 17 H sur EZ 102 par enregistrement au limnigraphe.

La chronologie de l'essai est schématisée par la figure 22.

3 - INTERPRETATION=DES=POMPAGES=D^ESSAI

L'ensemble des données recueillies sur les deux ouvrages a été utilisé demanière à confirmer les résultats trouvés.

Ont donc été exploités, les pompages de réception et les enregistrementset relevés du niveau du pompage de longue durée.

On trouvera en annexe les courbes rabattement-débit, qui ont été néces-saires selon les modes d'interprétation choisis (diagrammes semilogarithmiquespour la méthode de Jacob, et bilogarithmique pour la méthode de Theis et sesdérivées).

31 - DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES DU MILIEU

Les calculs ont été faits sur les mesures du pompage de longue durée.Les valeurs des paramètres sont les suivantes :

Pompage de 172 m3/h

- Etrez 101 : Importantes fluctuations du niveau vraisem-blablement dues au développement progressifdu puits (annexe 1).

- Etrez 102 : Méthode de Jacob : T = 3.9 io" m2/s(annexe 2)

Méthode de Theis : T = 3.7 lo"2 m2/s> f> t.. (annexe 3)

S = 0.5 10~4*

* En nappe captive le coefficient d1emmagasinement correspond essentiellement àla compressibilité de l'eau et n'est donc pas un paramètre caractéristiquedu milieu poreux.

- 5 -

Pompage à 120 m3/h (annexes 6 et 7)

Sur Etrez 101 et Etrez 102 les points représentatifs de s = f (logt)s'alignent primitivement sur une droite de Jacob, puis appâtait une pseudo-stabilisation. Celle-ci est temporaire et les rabattements s'accentuentau bout du quatrième jour, les points semblant s'aligner de nouveau surle prolongement de la courbe tracée en début, à partir du 23 Juillet(annexe 6 et 7)simultanément avec les variations barométriques relevéesà la station météorologique d'Ambérieu (enregistrement : annexe 11).

Sans qu'une relation chiffrée puisse-être établie,une liaisonformelle semble exister et serait à préciser par observation des niveauxstatiques des puits en relation avec des enregistrements barométriques.Cette supposition fait que par ailleurs, une explication purement hy-drodynamique des faits observés, sera énoncée.

Remontée du pompage à 120 m3/h

Etrez 101 (méthode de Jacob, annexe 8) = T 2.8 10 m2/s

On constate au bout d'un temps de remontée de 10 jours un changementde rythme de remontée, analogue à la manifestation d'un front de réali-mentation. Cette éventualité n'est pas confirmée par les courbes de pom-page, ni par des observations sur Ez 102, et en l'absence de données géo-logiques il est incertain de se prononcer.

_2Etrez 102 (méthode de Jacob, annexe 9) : T : 3.7 10 m2/s

Valeurs moyennes

L'ensemble de ces interprétations donne une valeur moyenne deT au voisinage de Ez 101 et Ez 102 et leur dispersion donne une idée dela fidélité aes enregistrements dans la mesure où l'on ne peut fairejouer de correction (barométrique par exemple).

Ces valeurs sont :

Ez 101 : T = 3.2 10~2 m2/s

Ez 102 : T = 3.9 10~2 m2/s

32 - ETAT DES OUVRAGES

Une perte de charge sur un ouvrage étant constante à un débitdonné, elle se traduit en cours de pompage par un excès de rabattement devaleur constante, fonction du débit, difficilement visible sur lescourbes rabattement-temps et non mesurable.

A l'inverse, sur un enchainement de pompages à différents débits,les pertes de charge (une valeur par débit) sont assez bien calculablespar une méthode compérative, et peuvent être mises en évidence sur lacourbe caractéristique.

1OO 15O débit m3/h

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15

- 7 -

Les essais correspondant à cette spécification sont les pompagesde réception (annexe 10).

Nous utiliserons tout d'abord les courbes caractéristiques pourdéterminer l'état des faits (rappelons qu'en nappe captive la caracté-ristique s = f (Q) d'un puits est une droite).

Etrez 101

Les pertes de charges sont minimes, et la courbe caractéristiqueest proche d'une droite (fig. 32). Toutefois, les paliers du pompage deréception ont été insuffisamment longs, et il y aura lieu de préférerles points représentatifs en pompage longue durée à 120 et 172 m3/h(fig. 32).

Etrez 102

Dans la mesure où l'aquifère présente sensiblement les mêmescaractéristiques sur les deux ouvrages, les courbes caractéristiquesdevaient être très voisines.

En fait Ez 102, montre une courbe caractéristique non linéaireet beaucoup plus basse que celle de Ez 101. Par conséquent, les pertesde charges sont vraisemblablement importantes.

Leur calcul a été fait selon la méthode suivante, qui présenteparfois des imprécisions, mais qui seule permet de calculer la totalitédes pertes de charge sur un ouvrage sans faire appel à un piézomètre.

Soient les n paliers d'un essai ( n %, 3) sur un ouvrage présentantdes pertes de charge. L'écriture du rabattement est la suivante :

s. = s. + s. , i variant de 1 à n avec :i l l

s. rabattement observé au palier i

s. rabattement réel de la nappe correspondante

s. pertes de charge au débit Q.

Les rabattements spécifiques seraient :

*s. s. s.1 1 , 1

0. Q. Q.i x i xi

La différence des rabattements spécifiques sur deux paliers d'indice1 et i est égale à la différence des pertes de charge puisqu'en nappe cap-tive, le rabattement théorique de la nappe (s) est proportionnel à Q soit :

* ¥8. S,

Qï 'l

ST_1

"Qi"

On peut donc connaître en effectuant ces soustractions, l'ensemble

des valeurs A. lorsque i varie de 2 à n.

Pour calculer les pertes de charge à partir de ces différences, on

part de la décomposition de S :

s = BO ou s „„n-1x — - - = BQ ou encore

Q

log --- = (n - i) log Q + log B

Q

qui, pour l'inconnu log ™ et la variable log Q, est une fonction linéaire.

On détermine donc les pertes de charges aux n paliers en affectant

successivement plusieurs valeurs arbitraires a - L — ce qui donne chaques . 1

fois un ensemble des valeurs — - - , et en testant sur diagramme biloga-

rithmique quel ensemble des valeurs donne des points représentatifs s'ali-

gnant sur une droite.

Tous calculs faits, on repasse aux pertes de charges s. en multi-

pliant par les débits ce qui permet toutes conclusions sur l'état des puits.

On trouve ainsi pour les six paliers de l'essai de réception surEz 102 :

[Q m3/h

\ s (m)

1

60

0,33

2

! 63

0,42

3

83

0,83

4

100

2,86

: 5

: 120

! 3,68

6 :

150 ;

6,08 ;

- 9 -

Ces pertes de charges ont été déduites des valeurs s. pour dé-

terminer les rabattements réels s..i

Les valeurs s. reportées sur la courbe caractéristique, sontparfaitement alignées ce qui est une vérification (fig. 32).

Dans le cas présent, il apparait que la droite ainsi trouvée etcorrespondant à la caractéristique d'un forage sans perte de charge, esttrès proche de la caractéristique de Ez 101 donnée par les points représen-tatifs du pompage longue durée.

Quant aux pertes de charges à proprement parler, elles sont del'ordre de 50 % du rabattement théorique de la nappe au droit du puits,ce qui dénote la mauvaise condition de l'ouvrage.

33 - PERFORMANCE DES PUITS

Dans la mesure ou l'on n'a pas atteint le régime critique des puits,il y a tout lieu de croire que les performances d'un puits bien développé dansun aquifère présentant les caractéristiques calculées, sont très supérieuresaux résultats relevés.

Toutefois, il convient de retenir que dans un aquifère homogèned'extension infinie et en l'absence de limites de réalimentation ainsique de drainance, un pompage à débit constant entraine un rabattementcroissant logarithmique, c'est dire qu'il n'y a jamais de stabilisation.

En l'absence de données géologiques sur 1'aquifère, on ne pourradonc que prendre une position prudente, c'est à dire prescrire de limiterles débits de telle sorte qu'on observe un rabattement modéré de la nappeproche d'une stabilisation. Et la pseudostabilisation relevée sur Ez 101pompée à 120 m3/h qui ne correspond pas à une drainance franche, maispeut être à un phénomène apparenté, sera à surveiller en cours d'exploi-tation. Si la présence du phénomène se confirme, elle permettra de meilleursdébits.

34 - INFLUENCES RECIPROQUES DES PUITS

Au cours de l'essai à 120 m3/h sur le puits Ez 101, un rabattementmaximum de 70 cm a été observé sur Ez 102. Sachant que le rabattement in-duit s. au bout d'un temps t sur un ouvrage situé à distance R du puits

pompé au débit Q. , est donné par la formule de Jacob :

0,183 Q, .. 2,25 Tt

1 R s

- 10 -

On remarque qu'au bout du même temps de pompage t pour un second

débit Q2, on a l'égalité

Sl S2

~Q;- - Q2

Par conséquent, on déduira les influences réciproques des puits decette façon, sachant que par référence à l'essai de 10 jours à 120 m3/h, lerapport invariant s a pour valeur 21 m ^ x s.

~Q~

D'autre part, la loi de Jacob montre que le rabattement de la nappeà distance R du puits, est proportionnel à log R et dans le cas particulierde l'exécution d'un nouveau puits à distance R , s est aisément calculable.

Par ailleurs, si le nombre de puits est supérieur à 2, rappelonsque le principe de superposition est applicable, et le rabattement en unpuits est la somme du rabattement propre au pompage sur ce puits, et desrabattements induits par les pompages sur les autres puits.

4 - CONCLUSION

Les deux puits exécutés au Miocène sur la commune d'Etrez, ont montréque l'aquifère sableux puissant de 45 m environ, à une transmissivité moyennede 3.5 10~2 m2/s. L'insuffisance des données géologiques en notre possessionconcernant l'extension du faciès, rend certaines déterminations imprécises.

Il semble qu'un phénomène apparenté à la drainance soit apparu sur lepuits 101 en pompage de longue durée, mais il est difficilement caractéri-sable.

II indique toutefois, qu'une pseudostabilisation puisse être attenduece qui permettrait d'exploiter l'ouvrage à un débit de 150 à 200 m3/h. Cettemesure est à tenter.

D'autre part, il est apparu que le puits Ez 102, présentait des pertesde charges importantes qui contribuaient pour 30 % au moins au rabattementobservé. Il conviendra donc dans le cas d'exécution future d'un ou plusieurspuits, de prendre les précautions nécessaires pour s'assurer de leurs bonnescaractéristiques. Par ailleurs, un nouveau développement du puits Ez 101serait souhaitable.

- 11 -

DIAGRAMMES

Pompage _1 72_m3 h

Remontée

Pompage

EzEz

172

EzEz

120

101 :102 :

m3/h

101 :102 :

m3/h

JacobJacobTheiss

JacobJacob

Ez 101 : Jacob log s = f (logt)Ez 102 : Jacob log s = £ (logt)

N annexes

123

45

67

Remontée I2O_m3/h

Ez 101 : JacobEz 102 : Jacob

89

liste (sous forme de tableau)des couples rabattement sta-bilisé / débit.

10

Enregistrements barométriquesde la station météorologiqued1 Ambérieu 11

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Rabattements stabilisés (m) :

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