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CONTEXTE GEOLOGIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE
Contexte géologique
La géologie régionale
Le bassin sédimentaire sénégalo-mauritanien couvre une superficie de 340 000 km2 (Hébrard&Elouard, 1976) et s’étend sur une longueur environ 1 300 km entre le Cap Blanc au Techniques et procédés de réalisation de forage d’eau en zone sédimentaire : cas de quelques réalisés dans la région de Louga
Nord (Mauritanie) et le Cap Roxo au Sud (Guinée Bissau). Il est limité à l’Ouest par l’Océan Atlantique, au Nord par le socle précambrien de la dorsale Réguibat, à l’Est et au Sud-Est par les formations plissées et métamorphisées de la chaîne des Mauritanides ; et enfin au Sud, il repose sur les sédiments du Paléozoïque du bassin de Bové (figure 8), ce bassin atteint une largeur maximale d’environ 550km à la latitude de Dakar.
Le bassin sénégalo-mauritanien résulte de la séparation au début du Jurassique de l’Afrique et de l’Amérique du Nord. Durant les dernières étapes de la formation du rift entre le Trias et le Lias, la première invasion marine dans l’Atlantique central naissant provoque le dépôt d’évaporites (sel gemme et gypse à passages d’argiles). Au Jurassique moyen, la transgression s’amorce pour atteindre son maximum au Jurassique supérieur. Ce qui favorise l’installation d’une épaisse plate-forme carbonatée dans le domaine occidental du bassin. L’édification de cette plate-forme se poursuit jusqu’à la fin du Crétacé inférieur où s’intercalent des passages détritiques dans la bordure occidentale du bassin. Les dépôts sont représentés par des calcaires souvent oolithiques, parfois dolomitiques très épais et sont datés par des foraminifères benthiques (Bellion 1987). Le bassin sédimentaire a fait l’objet de plusieurs études géologiques. Les affleurements sont très rares à cause du faible relief et d’un recouvrement sableux quaternaire important. La géologie est surtout connue grâce aux forages pétroliers et hydrauliques. Des synthèses stratigraphiques et géodynamiques ont été faites par Bellion (1987), et plus récemment par Sarr et al. (2008) et Roger et al. (2009).
La couverture sédimentaire du bassin est constituée d’assises sédimentaires mésozoïques à cénozoïques (Jurassique moyen à Quaternaire) reposant sur le socle précambrien à paléozoïque d’épaisseur variable comme le montre la coupe Est-Ouest du bassin (figure 9).
Géologie locale
Louga comme la majeure partie du Sénégal appartient au bassin sédimentaire sénégalo-mauritanien. Les forages hydrauliques réalisés dans les années 50, ont beaucoup contribué à la connaissance de la stratigraphie de la région. Cependant la description lithologique faite dans cette étude concerne les formations maastrichtiennes, du paléocène de l’éocène et du quaternaire.
Les formations maastrichtiennes :
Les formations secondaires constituent de puissants dépôts de sédiments détritiques reposant sur le mur primaire, qui est atteint à 636m de profondeur à Linguère (Audibert, 1962). Le sommet de la série constitué par l’étage maastrichtienne est à prédominance détritique siliceuse. Dans le Ferlo cette dernière est caractériséeessentiellement du sable à granulométrie hétérométrique qui s’est enrichi d’un apportargileux, où tous les termes compris entre sable argileux et argile sableuse se retrouvent.Le toit du Maastrichtien est affecté par de jeux de failles très présents dans le Ferlo (LePriol et Dieng, 1985).
Les formations paléocènes :
Reposant sur le maastrichtien, le Paléocène présente un faciès marneux à l’ouest (axe Louga – Kaolack – Ziguinchor et Cap Vert – Rufisque), calcaire dans l’environnement du Horst de Diass, marno-argileux sur le reste du pays avec quelques occurrences gréso-calcaires à proximité des affleurements du socle (BRGM, 1991).
Le Paléocène est essentiellement constitué de formations calcaires, marnes et de marno-calcaires, dont les faciès varient localement. A l’Est dusecteuron trouve des calcaires francs, coquillers de teinte blanche à grise, qui sont le plus souvent aquifères. Un ensemble argilo-marneux, constitué d’argile noire et de marnes ou marno-calcaires est également représenté. Cet ensemble recouvrant les formations aquifères du Maastrichtien, donne à celles-ci une configuration de nappe captive.
Les formations de l’Eocène :
Dans la région, l’Eocène comprend les formations de l’Yprésien (Eocène inférieur) et du Lutétien (Eocène moyen).
• Eocène inférieur ou Yprésien est caractérisé par des dépôts marneux ou argileux qui dominent nettement, sauf à l’extrême base et au sommet de la série (Bellion, 1987). Il comporte essentiellement des argiles et marnes, blanchâtres à grises, devenant plus marno-calcaires et calcaires.
• Eocène moyen ou Lutétien est rencontré dans la majorité des puits villageois situés à l’Est de la route Dakar-Saint Louis (Chino, 1962 et Castelain, 1965).Il est représenté par des litho-faciès argilo-marneux, de calcaires organogéniques et de marnes. Il correspond à deux séries dont l’une est essentiellement calcaire avec une faune à nummulites et en dessous, l’autre est à prédominance marneuse et argileuse, le Lutétien inférieur essentiellement marneux se différencie du Lutétien supérieur calcaire avec des Nummulites correspondant à l’aquifère des calcaires lutétiens dans les régions de Louga et Bambey (Chino, 1962). Le Lutétien est généralement comparable au niveau sous-jacent, mais présent toutefois un développement localisé important de niveaux calcaro-dolomitiques entre le horst de Diass et le Lac de Guiers (BRGM, 1991), et gréseux en limite d’extension orientale de la transgression (vallée du fleuve Sénégal).
Ces formations sont karstifiées et compartimentées par des accidents tectoniques orientés globalement suivant la direction Est-Ouest. Ils sont, à l’Est d’une ligne Thiès-Kébémer, masqués par les grés et sables argileux de la formation du Saloum.
Les formations du Saloum:
Une grande partie du bassin sénégalo-mauritanien est recouverte par une formation gréseuse et sablo-argileuse appelée formation du Saloum. Celle-ci estreprésenté par un l’ensemble d’étages allant du Mio-Pliocène au Quaternaire. Ces dépôts seraient d’origine marine bien qu’on ait, pendant longtemps, pensé qu’ils étaient continentaux. (Flicoteaux et al. 1980).
Dans cette région la formation de Saloum désigne l’ensemble des formations détritiques post-éocènes comprises entre les formations carbonatées de l’Eocène et celles éoliennes du Quaternaire.
Les faciès dominants sont gréso-argileux. Les grés à ciment argileux, avec un aspect bariolé, est plus souvent présent au sommet de la série, sous la cuirasse. Il est associé à l’argile sableuse jaune à ocre. Des termes sableux ou sablo- argileux sont également des faciès très fréquents, notamment dans la lisière des alluvions de la vallée du Sénégal et de la vallée fossile du Ferlo, en aval de Linguère.
Les formations quaternaires :
Le Quaternaire constitue le terme supérieur, et forme la majeure partie des affleurements de la série sédimentaire du bassin sénégalo-mauritanien. Il est constitué de dépôts sableux, sablo-argileux d’origine marine ou continentale.
Les sables éoliens forment des massifs dunaires parfois très étendus recouvrant la cuirasse latéritique, démantelée par endroits (sous forme d’agrégats de granules ferrugineux). Ils se seraient mis en place lors d’une importante régression marine liée à la dernière glaciation dans les régions tempérées (Michel, 1973).
Influence de la tectonique:
Dans la région considérée, les structures tectoniques peuvent être décrites comme suit (Kane, 1995):
• Un bombement appelé dôme de Léona allongé NE-SW qui se prolonge vers la Mauritanie.
• Une fosse subsidente établie entre Kelle et Léona. Elle affecte tous les niveaux d’âge tertiaire et bute vers le Nord sur le dôme de Léona.
• Une remontée des formations tertiaires le long de la bordure orientale du secteur d’étude qui va du massif de Diass au Nord de Louga.
• Un accident majeur entre Louga et Gnit, d’orientation SW-NE qui sépare la nappe des sables de celui des calcaires lutétiens.
D’après la carte de Lepriol et Dieng (1985), on observe des linéaments qui ont des directions très variées. La plupart de ces linéaments seraient des failles ou de groupe d’accidents majeurs (figure 10). Les principales directions pour celles de la zone d’étude sont les suivantes :
• NNE-SSW à rejets importants (accident Rosso-Gnit-Sakal-Kébémer) ;
• NE-SW ;
• SSE-NNW qui recoupe orthogonalement les fractures de direction ENE-WSW.
Contexte hydrogéologique
Dans la région de Louga, quatre (4) types d’aquifères sont identifiés :
La nappe du Maastrichtien:
L’aquifère profond du Maestrichtien que l’on rencontre sur la presque totalité du bassin sédimentaire sénégalais(160.000km2) et qui forme un immense réservoir estimé entre 300 et 400 milliards de m3.Il correspond à la ressource en eau souterraine la plus importante au Sénégal (Faye ,1994). Les débits d’exploitation des forages peuvent atteindre 250 m3/h mais le niveau de captage peut-être très profond et peu atteindre 400m;
D’après le forage de Wendou Namary effectué dans la commune de Boulel, leMaastrichtien n’est recouvert que par des formationsargilo-sableusesde sable fin à grossier. Dans la zone le débit moyen pompé par forage varie de 50 à 70m3/h. Les eaux de cette nappe ont une température de l’ordre de 39°C reflétant ainsi la profondeur de la nappe.
Lestransmissivités sont comprises entre 10-2 et 10-4 m2s-1 (Faye ,1994).
La nappe de l’Eocène
L’aquifère des calcaires de l’éocène qui s’étend de l’Est de la Route Nationale Dakar/Saint-Louis jusqu’au méridien 16° 05’Ouest. Son épaisseur est variable avec un maximum de 75 m à NdiockSall au Nord du département de Louga, ses débits sont de l’ordre de 250 m3/h et le résidu sec est de 370 mg/l. Son toit est constitué par les formations argilo-sableuses beaucoup moins perméables et attribuées à laformation du Saloum. La recharge de la nappe del’éocène se fait principalement par écoulement vertical des eaux souterraines de l’aquifère quaternaire.
La nappe de la formation du Saloum
L’aquifère du Saloum au centre et au sud du bassin est constitué de sédiments d’origine essentiellement marine; continentalisés après leur mise en place (Lappartient, 1978).
La formation du Saloum qui couvre également la quasi-totalité du bassin sédimentaire sénégalais et par conséquent de la région de Louga. Cette nappe est constituée d’alternance de sables, argiles et de grès argileux et est alimentée par les eaux de pluie. Seules ses niveaux inférieures saturées sont aquifères et cela sur des épaisseurs variant de 10 à 50m. Son exploitation se fait essentiellement par des puits villageois. Sa profondeur de captage varie entre 10 et 30 m.
La nappe du Quaternaire
La nappe des sables du Quaternaire qui est encore appelée nappe du Littoral Nord (entre Saint-Louis et Dakar). Il s’agit d’une nappe libre d’une superficie de 5000 m² dont l’épaisseur peut atteindre 50 m et constitue le prolongement naturel au Nord-Ouest de la nappe des sables infra basaltiques qui se situe à l’Est de la presqu’île du Cap Vert. Elle présente des performances très intéressantes avec des forages pouvant fournir des débits de 100 m3/h avec des rabattements nettement inférieurs à 10m.
En ce qui concerne la région de Louga, cette nappe occupe toute la partie Ouest et est limitée à l’Est par la route Dakar-Saint Louis. Les eaux de cette aquifère sont peu chargées avec une minéralisation totale comprise entre 0.1 à 1 g/l.
MATERIELS ET METHODES
Matériels
Les travaux d’exécution d’un forage nécessitent la présence d’un personnel compétent comprenant un sondeur, un aide sondeur, un mécanicien, un hydrogéologue, un soudeur mécanique, des hommes de clés, des manœuvres, un à deux chauffeurs de camion et un gardien.
Outre cela, un matériel mis à la disposition du chantier est composé essentiellement d’une machine foreuse rotary, des accessoires tels que tiges, tricônes, masse-tiges, clés à chaine, clés à griffes…, d’une ligne de sonde, d’une pompe à boue, d’un camion-citerne, d’un groupe électrogène, d’un poste soudure, du ciment, de la bentonite, d’hexamétaphosphate de sodium.
Les équipements du forage sont des tubes roulés soudés (TRS), des tubes casing, des tubes en polychloril vinyle (PVC), des crépines. Quant aux matériaux on distingue du massif filtrant et du basalte.
Il faut noter que les machines foreuses utilisées dans cette campagne sont de type Rotary SPJC400 et KW10. Le matériel de forage utilisé est réparti en matériel de foration et de pompage.
Matériel de forage
La ligne de sonde, qui est l’élément principal pour le fonçage, comprend:
• Le trépan : C’est l’outil de foration, il peut être à lames ou à molettes (tricône). Les outils à lames sont utilisés dans les terrains sédimentaires compacts à structures fines de dureté peu élevée (marne). Ils permettent d’avoir une bonne vitesse d’avancement mais nécessite une bonne adresse du foreur. Les tricônes sont par contre adaptés à tout type de terrains sédimentaire et sont d’utilisation plus simple. Ils sont de ce fait les plus utilisés dans les chantiers de forage à rotation.
• Les masses tiges : Ce sont des tubes à parois très épaisses dont le rôle principal consiste à faire du poids et permettre aux tiges supérieures de ne pas travailler en compression et d’avoir une verticalité du trou. Pour se faire il faut qu’en position de forage, le point où les efforts de traction s’équilibrent avec ceux de compression (point neutres) soit sur la partie masse tige. Pour arriver à ce résultat il faut en pratique respecter la règle suivante : l’outil ne doit pas charger d’un poids supérieur à 50 à 70% du poids de toutes les masses tiges (Mabillot, 2008).
• Le train de tiges : Ces tiges sont vissées entre elles et sont principalement soumises à des efforts de traction quand la colonne est en position suspendue. Les tiges supérieures sont celles qui sont soumises à cette sollicitation. Ainsi pour minimiser le degré de déformation éventuel des tiges il y’a lieu de les permuter régulièrement.
• La tige carrée (ou Kelly) : C’est une pièce unique dans la ligne de sonde qui n’existe que dans les grands ateliers de forage doté de table da rotation.
• La tête d’injection (swivell) : Elle supporte la garniture et le Kelly. Elle permet d’injecter la boue en rotation ou à l’arrêt.
• La pompe à boue : assure l’injection du fluide de rotation à travers la tête d’injection.
• Un viscosimètre : pour mesurer la viscosité de la boue
• Jeu de tamis : de 0.6 mm et 1.8 mm
Matériel de pompage
Le matériel suivant a été utilisé pour le développement et les essais de pompage :
• Un Compresseur à air lift de marque AISHAN de 16 bars
• Un groupe électrogène de 43 KVA
• Armoire électrique qui joue le rôle de régulateur entre la pompe et le groupe électrogène(KVA)
• Une électropompe de 72 m3/h à une HMT de 61 m
• Un bac de 500L pour mesurer les débits
• Une sonde sonore et lumineuse pour la mesure du niveau dynamique
• Une bouteille en verre transparente pour les tests de sable
Conception et implantation du forage
Avant de réaliser un forage, il est nécessaire de rassembler toutes les données géologiques et hydrogéologiques permettant son implantation et son dimensionnement.
Les principaux objectifs d’une bonne conception sont :
– Un bon débit avec le minimum de rabattement (un bon débit spécifique) ;
– Une bonne qualité de l’eau avec une bonne protection contre la pollution ou la contamination ;
– Une longévité de l’ouvrage
– Des couts raisonnables.
Ces informations sont obtenues en faisant une analyse documentaire complétée d’une mission de reconnaissance sur le terrain. Elle doit permettre de rédiger un marché de travaux avec une entreprise. L’analyse documentaire, c’est l’étude des cartes (localisation géographique, voies d’accès etc.) et le recueil des données géologiques et hydrogéologiques disponibles. Cependant, la reconnaissance sur le terrain permet de :
– Déterminer les besoins en eau des populations, du bétail, des installations industrielles, du maraichage etc. ;
– Faires de nouvelles mesures sur les points d’eau existants et les comparer avec celles trouver dans la documentation ;
– Évaluer les difficultés d’accès au site et les précautions à prendre.
Toutes ces données vont permettre :
De choisir le lieu d’implantation du forage ;
De définir les travaux à entreprendre (forage d’exploitation ou d’exploration), les spécifications techniques de l’ouvrage (profondeur, diamètres, modes de foration etc.) ;
De faire un devis et de rédiger un appel d’offres et même de contracter un marché avec une entreprise de forage (Diedhiou, 2010).
Méthodes
Techniques de forage mise en œuvre
Plusieurs techniques de forages d’eau sont utilisées en fonction du type d’ouvrage recherché et du contexte géologique (forage au battage, forage Rotary et forage percussion Marteau Fond de Trou (MFT)). Cependant, la méthode la plus utilisée de préférence au Sénégal sur le sédimentaire est le forage rotary, adapté aux terrains meubles ou peu consolidés constitués de roches variées généralement tendres ou peu cohérentes de dureté faible à moyenne. Ainsi selon le contexte géologique de la zone d’étude dont les formations sont essentiellement constituées de sables et d’argiles, la méthode de foration choisie est le rotary à circulation de boue. Le forage au rotary a été utilisé pour la réalisation de tous les forages.
Principe de forage au rotary
La technique du forage au rotary demeure la plus utilisée pour les terrains sédimentaires meubles, peu consolidés, de dureté faible à moyenne.
La méthode de forage au rotary utilise un outil (trépan) monté au bout d’une ligne de sonde (masses tiges et des tiges qui sont vissées les unes des autres), sous l’action conjuguée de la rotation et de la pression de l’outil, la perforation de la roche se fait par abrasion et par broyage, au-dessous du trépan, on peut placer une ou plusieurs masses tiges très lourdes qui accentuent la pression verticale sur l’outil et favorise la pénétration et la rectitude du trou (Detay, 1993).
Les tiges sont creuses et permettent l’injection de boue au fond du forage, la circulation se fait en circuit fermé en passant par des bacs de décantation.La boue injectée sous pression dans le forage par le refoulement de la pompe à travers la tête d’injection, passe d’abord à l’intérieur des tiges de foration de haut en bas, et aboutit à l’outil pour faciliter la foration puis elle circule de bas en haut dans l’espace annulaire sous l’effet de la pression pour remonter les cuttings. A sa sortie la boue passe d’abord dans un tamis placé juste au début du circuit de décantation pour la récupération des échantillons.
La boue de forage est un mélange de bentonite etd’eau.
La bentonite est une variété d’argile de densité 2.6 dont la circonstance est voisine du Kaolin ou de la Montmorillonite (Mabillot, 1971). Elle fournit une excellente surface quand elle est hydratée et forme une masse gélatineuse au repos. Sa préparation se fait 12h avant le démarrage de la foration. La boue présente les caractéristiques suivantes :
– La densité qui est un caractère essentiel, permet de faire la remontée des cuttings et de retenir les venues d’eau. Elle présente une densité constante et égale à 1.8
– La viscosité est la capacité d’un fluide de résister à l’écoulement. Sa mesure se fait avec un viscosimètre appelé entonnoir de MARSH.
– La thixotropie représente le caractère de la boue d’être fluide quand elle est agitée et en état de gel au repos.
La boue joue plusieurs rôles à savoir :
• Le nettoyage du trou de forage ;
• La remontée des déblais (cuttings) destinés à l’analyse ;
• Le maintien des parois du trou et des fluides contenus dans les formations ;
• Le rôle de contre pression sur les formations grâce aux caractéristiques physiques et chimiques;
• le rôle de consolidation des parois du forage en déposant en face des zones perméables un dépôt de boue que l’on appelle mud-cake fini par empêcher toute circulation de fluide entre le trou du forage et la formation
• Le rôle de lubrifiant et de refroidissement de l’outil (trépan).
La méthode présente beaucoup d’avantages mais aussi des inconvénients (DETAY, 1993).
Les avantages
La profondeur atteinte peut être considérable (plusieurs milliers de mètres en recherche pétrolière). De plus, on peut atteindre 300 ou 400 mètres de profondeur sans tuber si les terrains s’y prêtent ;
La vitesse d’avancement en terrains tendres est importante et peut atteindre 100 à 150 m par jour ;
Ce système permet un bon contrôle des paramètres de forage (poids de l’outil, vitesse de rotation, qualité de la boue, débit d’injection de la boue) en fonction des terrains à traverser.
Le forage au rotary entraine une consolidation des parois en terrains meubles par dépôt d’un cake.
Les inconvénients
Nécessité d’un fluide de forage, donc d’un approvisionnement du chantier en eau ;
Colmatage possible des formations aquifères par la boue à la bentonite.
Nécessité de bien suivre la formation, puis l’évacuation du cake ;
Mélange des cuttings
De manière générale l’opération de forage peut être ralenti par un imprévues comme la chute de matériels dans le forage (tiges, pompe, etc…) et le repêchage de ces derniers.
Risques d’éboulement en cas d’arrêt de la foration sans nettoyage du trou.
Description et chronologie des opérations de foration des foragesRéalisés
Colonne technique
Elle permet de sécuriser le trou du forage pour éviter tout risque d’éboulement des terrains meubles lors des premiers mètres traversés. L’espace annulaire entre le trou de foration et le tubage technique a été cimenté.
Pour les forages de Bellahore Hane Gad Mbarama1 Gad Mbarama2 Khadji Ndiéyele tube technique est une tôle en fer de 16’’de diamètre et d’une longueur respective de 25m,10m, 27m, 10m et 8m,alors que a Wendou Namary le tubage technique est de diamètre 20’’ et de longueur 15m
Echantillonnage
La prise d’échantillon est un procédé qui permet de reconstituer les différents terrains traversés lors de la foration. Un échantillon est collecté à chaque mètre traversé. Lescuttings sont contaminés par la boue de foration. Ainsi, un lavage à eau claire est nécessaire pour leur collecte. Pour chaque échantillon, une description macroscopique (couleur lithologie) est opérée.
Chambre de pompage
La chambre de pompage permet un positionnement correct de la pompe. Elle est télescopée avec la colonne technique, c’est un tube en PVC de diamètre intérieur 9’’ pour Gad Mbarama1 et 13’’ pour Wendou Namary.
La foration de la chambre de pompage a été réalisée avec un outil de 143/4’’ pour Gad Mbarama et173/4’’ pourWendou Namary. Le choix de son diamètre est fonction du débit et de la taille de la pompe, et sa longueur dépend du niveau maximum rabattu. Les PVC sont posés pour une profondeur de 89m sur les marnes-Calcaires pour Gad Mbarama1 et à 100m de profondeur sur l’argile a Wendou Namary. L’espace annulaire entre les tubes PVC et le trou foré est cimenté. Il est recommandé de laisser un jeu de pouce entre le tubage PVC et la pompe mais aussi dans l’espace annulaire trou de foration et PVC pour la cimentation (2 pouces).
Diagraphie
La diagraphie est un enregistrement continu des variations d’un paramètre physique en fonction de la profondeur (CHAPELLIER, 1987).
La diagraphie a été réalisée uniquement au forage de Boulel à Wendou Namary.
Le principal objectif visé par la diagraphie est de déterminer les caractéristiques des roches traversées afin d’identifier les parties favorables pour le captage.
Ce principe consiste à descendre une sonde suspendue à un câble électrique et reliée à un enregistreur électrique dans le trou de foration. La progression de la sonde s’effectue dans le trou rempli de boue de forage. Le déplacement de la sonde est restitué sur un papier enregistreur à une échelle généralement déterminée par l’opérateur. Trois paramètres sont mesurés en diagraphie. Il s’agit de la polarisation spontanée, de la résistivité et du rayonnement gamma. Ces trois paramètrescorrélés permettent d’identifier les différents types de formations et les niveaux à eau douce exploitable.
• La polarisation spontanée notée PS apporte une information directe sur la perméabilité du réservoir.elle correspond à l’enregistrement des différences de potentiel électrique dues à des causes naturelles. Les signatures du PS peuvent changées voir altérées en présence de couches imperméables dures et fracturées. Le log PS ne peut être enregistré que dans les forages contenant un liquide conducteur en contact avec les parois du trou. Il permet de :
– Mettre en évidence les bancs poreux perméables ;
– Localiser certains niveaux imperméables ;
– Calculer le pourcentage d’argile dans le réservoir ;
– Calculer la résistivité de l’eau d’imbibition Rw.
Il dépend essentiellement de la différence de salinité entre les fluides en présence, eau de formation et filtrat de boue (CHAPELLIER, 1987).
• La résistivité renseigne sur la porosité de la couche (Doumouya.1988), la sonde mesure la résistivité apparente des différentes couches traversées et permettent d’en déduire leur potentialité aquifère. L’unité de la résistivité est l’ohm/m et sa mesure se fait entre une électrode descendue dans le forage et une électrode de référence en surface.
• Le rayonnement Gamma ou Gamma Ray permet d’apprécier la perméabilité du réservoir.Le choix de la partie à capter résulte essentiellement de la combinaison de la diagraphie et du log lithologique établi à partir des échantillons recueillis lors de la foration.
Le gamma ray est le log nucléaire le plus simple. C’est une mesure de la radioactivité naturelle existante dans certaines roches. Dans les terrains très durs, la polarisation spontanée n’aide pas à repérer les formations perméables car présentant un faible développement à ce niveau. Dans pareils cas, c’est le rayonnement gamma qui sera efficace. Les trois principaux radioéléments présents dans les formations, et qui sont responsables de ces émissions sont le Potassium (K-40), l’Uranium (U-238) et le Tholium (Th-232) (Chapellier, 1987).
L’unité spécifique au gamma ray correspond à une impulsion par seconde (imp/s) ou coups par seconde (cps).
Au système international, l’unité est A.P.I. (American Petroleum Institute). Cette unité est normalisée : 16,5 unités A.P.I. correspondent à une concentration d’éléments radioactifs équivalente à 1µgramme de radium par tonne. Les argiles ont une activité variante entre 100 et 200 A.P.I., les sables 30 à 80, les carbonates 10 à 50 A.P.I.
Le nombre d’A.P.I. ou de cps pour une radioactivité donnée dépend de la taille du cristal de l’électronique de l’outil, mais aussi de la constante de temps et de la vitesse d’enregistrement. Ce log apporte des informations lithologiques ; il met bien en évidence les charbons, les évaporites et surtout les niveaux d’argiles qui constituent souvent les limites des réservoirs dans le sous-sol. D’autre part, le log gamma permet d’estimer le pourcentage d’argiles dans les formations sableuses. Contrairement au log PS qui a la même fonction, il peut être utilisé dans les forages tubés, en présence de boues résistantes et dans les forages remplis d’air.
Le log gamma va être influencé par le diamètre du trou, le tubage, la vitesse d’enregistrement et de la constante de temps (Chapellier, 1987).
Certains critères sont nécessaires pour que les parties à eau douce puissent être exploitées.
– La partie à capter doit être poreuse, perméable et productive
– La diagraphie Gamma Ray doit être faible voire nulle ce qui exclut la présence d’argile
– La polarisation spontanée doit rester positive
– La résistivité doit être faible car elle diminue quand la porosité augmente.
Descriptions du log
La diagraphie nous a permis d’avoir un bon échantillonnage ; car plus on est en profondeur plus la
remontée des cuttings prend un peu de temps.
Le Gamma ray représenté en couleur grise.
La polarisation spontanée en couleurbleue.
La résistivité en couleur rouge.
Pour les 100 premiers mètres la diagraphie ne détecte rien à cause de la chambre de pompage en PVC déjà mise en place.
Au-delà de 100m la polarisation spontanée diminue tandis que le gamma ray augmente jusqu’à une valeur 200API-GR ceci montre la présence d’argile jusqu’à 113m de profondeur puis le gamma ray devient pratiquement nul avec des valeurs maximalesd’environ40API-GR ce qui se traduit par des sables a intercalation argileuse jusqu’à 129m de profondeur. Puis le gamma ray augmente jusqu’à une valeur de 190API-GR cecimontre la présence d’argile jusqu’à 164m de profondeur, puis de 164m a 180m nous avons du sable accompagné d’argile dont les pics du rayonnement gamma sont moins important, au-delà de 180m de profondeur le gamma ray est faible ce qui correspond à la présence de sables dont l’aquifere recherchée c’est pourquoi les crépines ont été placé à 185m de profondeur jusqu’ 212m. Au-delà de 204m de profondeur la résistivité qui était constant à 3,5ohm-m devient faible à environ 1 ohm-m tandis qu’à ce niveau on assiste à une augmentation du gamma ray montrant parfois des intercalations d’argile dans cet endroit. Pour la polarisation spontanée elle est restée constant au-delà 100m.
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Table des matières
Introduction
CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
I.1 Cadre physique
I.1.1 La situation géographique
I.1.2 Contexte climatique
I.1.2.1 Pluviométrie
I. 1.2.2 La température
I.1.2.3 L’humidité relative
I.1.2.4 Insolation
I.1.2.5Vitesse du vent
I.1.3 Les Sols
I.1.4 Le Relief et la Géomorphologie
I.1.5 La Végétation
I.2 CONTEXTE GEOLOGIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE
I.2.1 Contexte géologique
I.2.1.2 Géologie locale
I.2.1.3. Influence de la tectonique
I.2.2 Contexte hydrogéologique
CHAPITRE II : MATERIELS ET METHODES
II.1 Matériels
II.1.1 Matériel de forage
II.1.2 Matériel de pompage
II.2 Méthodes
II.2.1 Techniques de forage mise en œuvre
II.2.2 Description et chronologie des opérations de foration des forages Réalisés
II.2.2.1 Colonne technique
II.2.2.3 Echantillonnage
II.2.2.4 Chambre de pompage
II.2.2.5 Diagraphie
II.2.2.6 Descriptions du log
II.2.2.7 Mise en place des équipements de captage
II.2.2.7 Gravillonnage
II.2.2.8 Développement
II.2.2.9 Bouchon de ciment
II.2.2.10 Essais de pompages
II.3 Difficultés rencontrées lors de l’exécution des forages
II.3.1 Perte circulation de boue et éboulement de terrain:
II.3.2 Solutions et précautions à prendre lors pertes et des éboulements de terrains:
CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS
III.1 Description litho-stratigraphique
III.2 Essais de pompages
III.2.1 Pompage par palier (essais de puits)
III.2.1.1 Evaluation des pertes de charge
III.2.1.2 Les courbes caractéristiques
III.2.2 Essai de nappe
III.3 Chimie des eaux
III.3.1 Paramètres physico-chimiques
III.3.1.1 pH
III.3.1.2 Conductivité électrique CE
III.3.2 Les faciès chimiques
CONCLUSION GENERALE
RECOMMENDATIONS
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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