Brevet FR2161817A1 — publié le 19730713

L'invention se rapporte aux instruments géophysiques pour évaluer les paramètres du mouvement des eaux souterraines, notamment aux sondes pour évaluer les paramètres du courant des eaux souterraines, c'est-à-dire en particulier : la vitesse de filtration, le sens du courant et le débit dans un puits séparé, et cela en y descendant la sonde à la profondeur assignée, conjointement avec un isotope radioactif sous enveloppe. La sonde proposée peut trouver son application dans les recherches hydrogéologiques, hydrotechniques, et d'hydrobonification des courants d'eaux souterraines. On connait déjà des sondes pour l'évaluation des paramètres du courant des eaux souterraines, agissant d'après la méthode du puits isolé, à l'aide d'isotopes radieactifs sous enveloppe. Ces sondes comprennent un corps renfermant un récepteur de l'émission radioactive des isotopes, sous la forme d'au moins trois compteurs à décharge régulièrement disposés dans des rainures longitudinales sur la surface extérieure de l'écran protecteur de forme cylindrique, fabriqué en une matière opaque au genre considéré d'émission radioactive des isotopes, chacun des compteurs étant individuellement lié à l'enregistreur des impulsions en provenance des compteurs à décharge et portant l'information sur les paramètres mesurés du courant des eaux souterraines. Dans les sondes en question, l'écran protecteur est d'une exécution compacte. Pour la mesure des paramètres du courant des eaux souterraines, l'emploi de ces sondes est lié à l'injection au préalable des isotopes radioactifs dans le puits, à l'aide d'injecteurs spéciaux, et à leur mélange uniforme dans la colonne d'eau. Ltinjection des isotopes radioactifs dans le puits,et leur mélange uniforme suivi de la descente de la sonde, exigent un certain temps durant lequel les isotopes peuvent s'écouler loin du puits si la vitesse du courant est grande, de sorte que les sondes de la construction décrite ne conviennent pas pour des vitesses relativement élevées du courant des eaux souterraines. Le but de l'invention est d'éliminer les défauts en question. L'invention repose sur le problème à résoudre suivant mettre au point une sonde pour l'évaluation des paramètres du courant des eaux souterraines, dont le récepteur de l'émission radioactive soit exécuté de manière à pouvoir assurer l'évalua- tion simultanée et rapide des paramètres du courant des eaux souterraines (vitesse de filtration, sens du courant et débit d'eau) non seulement à de faibles vitesses du courant mais aussi à des vitesses élevées sans tourner la sonde (pour déterminer le sens du courant), sans l'appliquer ensuite mécaniquement à la paroi du puits (pour déterminer la vitesse de filtration) et sans injecter au préalable les isotopes radioactifs dans le puits. Ce problème est résolu de la manière suivante : dans la sonde pour évaluer les paramètres du courant des eaux souterraines d'après la méthode du puits isolé à l'aide d'isotopes radioactifs sous enveloppe, comprenant un corps renfermant un récepteur des émissions radioactives des isotopes sous la forme d'au moins trois compteurs à décharge régulièrement logés dans des rainures longitudinales sur la surface extérieure de l'écran protecteur de forme cylindrique, fabriqué en une matière opaque au genre considéré d'émission radioactive des isotopes, chac cun des compteurs étant individuellement lié à l'enregistreur d'impulsions provenant des compteurs à décharge et portant l'information sur les paramètres mesurés du courant des eaux souterraines, conformément à l'invention, l'écran protecteur est réalisé creux et percé de fentes débouchant longitudinalement entre les rainures longitudinales , l'enveloppe renfermant les isotopes radioactifs étant logée dans l'écran protecteur creux, de sorte que les isotopes radioactifs,emportés du puits par le courant des eaux souterraines à travers les fentes, agissent sur les compteurs à décharge logés dans les rainures se trouvant à proximité immédiate de l'endroit où le courant sort du puits. Grâce à une telle exécution, la sonde à breveter permet d'évaluer simultanément et rapidement les paramètres du courant des eaux souterraines (vitesse de filtration, sens du courant et débit d'eau), d'après la méthode du puits isolé sans injecter au préalable les isotopes radioactifs et sans les mélanger dans la colonne d'eau dans le puits, sans tourner la sonde et sans, ensuite, l'appliquer à la paroi du puits. Une telle exécution permet également de mesurer avec plus de précision les paramètres du courant des eaux souterraines dont la vitesse du courant est relativement élevée, en se servant d'une faible quantité d'isotopes radioactifs. En outre, le passage libre de l'eau à travers les fentes débouchantes permet de réduire les erreurs dues à l'influence de la sonde sur le courant, dans le cas de l'écran protecteur d'exécution compacte. L'invention est expliquée, dans ce qui suit, par la description d'un exemple d'exécution concret et les dessins adjoints suivants la fig. 1 montre, en section verticale, une sonde pour évaluer les paramètres du courant des eaux souterraines, conforme à l'invention, la fig. 2 est une section suivant II-II de la fig. 1. La sonde pour évaluer les paramètres du courant des eaux souterraines, conforme à l'invention, sera envisagée dans le cas de la méthode pour évaluer les paramètres du courant à un puits, d l'aide d'isotopes radioactifs. La sonde décrite permet d'évaluer simultanément, rapidement et avec précision les vitesses élevées et faibles de filtration, le sens du courant et le débit d'eau dans un puits. L'isotope radioactif adopté dans la version d'exécution décrite est l'iode-131 radioactif. Toutefois peuvent également être utilisés d'autres isotopes radioactifs ayant des périodes de semi-désintégration admissibles, dont lfénergie d'émission permet l'emploi d'un écran protecteur de faibles dimensions, valables pour les puits généralement utilisés. La sonde proposée comprend un corps étanche composé du couvercle 1 (fig. 1) et du fond 2 sur lequel est calé, par ses tranches, l'écran protecteur creux en plomb 3 , de forme cylindrique (l'écran est fabriqué en une matière opaque au genre d'émission radioactive considéré, des isotopes). Sur le couvercle 1 et le fond 2 est également calé le récepteur de l'émission radioactive, exécuté sous la forme de six compteurs à décharge 4 logés régulièrement dans des rainures longitudinales 5 (fig. 2) réalisées sur la surface extérieure de l'écran protecteur 3. Chaque compteur 4 (fig. 1) est individuellement lié à l'enregistreur des impulsions en provenance de ces compteurs et portant l'information sur les paramètres mesurés du courant des eaux souterraines. L'enregistreur des impulsions comprend des cathodes asservies 6, pour chacun des compteurs à décharge 4, logées dans le couvercle 1 du corps étanche et liées par le câble à multiconducteurs 7 de liaison à l'instrument de recomptage 8 (radiomètre) sur le sol. L'écran protecteur 3 (fig. 2) est percé de fentes 9 débouchant longitudinalement entre les rainures longitudinales 5 dans lesquelles sont logés les compteurs à décharge 4. Dans la sonde décrite, l'enveloppe 10 (fig. 1 et 2) renfermant les isotopes radioactifs Il est placée à l'intérieur de l'écran protecteur 3, de sorte que les isotopes radioactifs 11,emportés du puits par le courant des eaux souterraines à travers les fentes 9, agissent sur les compteurs à décharge 4,logés dans les rainures 5, se trouvant à proximité immédiate de l'endroit où le courant sort du puits. L'isotope radioactif adopté pour l'injection dans les eaux souterraines peut être placé dans l'enveloppe 10 soluble par l'eau. Toutefois, on peut aussi se servir d'injecteurs spéciaux électromagnétiques ou autres injecteurs mécaniques,méaaniquement liés au couvercle 1 du corps étanche. Les compteurs à décharge 4,sous enveloppe imperméable 12, sont logés régulièrement dans les rainures longitudinales 5 sur la surface extérieure de l'écran protecteur 3, de manière à permettre l'évaluation des paramètres du courant des eaux souterraines, à la profondeur assignée et avec la précision requise, la sonde demeurant immobile. La sonde est descendue dans le puits et les compteurs de décharge 4 sont disposés aux points cardinaux géographiques à l'aide de la fixation mécanique de la sonde à des tiges (non représentées sur le dessin). La sonde descend dans le puits par sa propre gravité et sous le poids du câble de liaison 7. La sonde peut être centrée, si nécessaire, dans le puits à l'aide de trois ou quatre ressorts en acier (non représentés sur le dessin), fixés d'une part au corps de la sonde, les autres extrémités pouvant être déplacées (selon le diamètre du puits) le long de la sonde et positionnées. Le principe de fonctionnement de la sonde à évaluer les paramètres du courant des eaux souterraines, conforme à l'invention, est le suivant Sur terre, les isotopes radioactifs sont placés dans l'enveloppe 10, soluble dans l'eau et d'une épaisseur déterminée pour prévenir la solution prématurée durant la descente de la sonde dans le puits à la profondeur assignée. Après fixation, d l'aide de la tige correspondante, des compteurs à décharge numérotés aux points cardinaux géographiques, la sonde est descendue dans le puits à la profondeur assignée, le radiomètre 8 est mis en circuit et l'isotope radioactif est libéré de son enveloppe 10 soluble dans l'eau. Puis, d'après les lectures du radiomètre 8 (fig. 1) correspondant à chacun des compteurs à décharge numérotés, on construit le diagramme vectoriel (épure) des impulsions, qui permet de déterminer le sens du courant ; à la diminution de l'activité au cours de l'utilisation de l'isotope radioactif, caractérisant l'enlèvement dudit isotope hors du puits, on détermine la vitesse du courant ; les dimensions du puits et la vitesse de filtration étant connues, on évalue le débit de l'eau souterraine. Si le radiomètre 8 comprend un compteur mécanique (non représenté sur le dessin), l'activité de l'isotope radioactif dans le puits est mesurée en mettant en circuit successivement les compteurs à décharge 4 à l'aide d'un commutateur (non représenté sur le dessin). Si le radiomètre 8 comprend des compteurs mécaniques dont le nombre est égal à celui des compteurs de décharge 4, une telle commutation n'est pas nécessaire. La sonde, conforme à l'invention, permet d'analyser les paramètres du mouvement des eaux souterraines, non seulement à de faibles vitesses du courant, mais aussi à des vitesses re lativement élevées. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATION Sonde pour évaluer les paramètres du courant des eaux souterraines d'après la méthode du puits isolé,à l'aide d'isotopes radioactifs sous enveloppe, comprenant un corps renfermant un récepteur des émissions radioactives des isotopes sous la forme d'au moins trois compteurs de décharge régulièrement logés dans des rainures longitudinales sur la surface extérieure de l'écran protecteur de forme cylindrique fabriqué en une matière opaque au genre considéré d'émission radioactive des isotopes, chacun des compteurs étant individuellement lié à l'enregistreur d'impulsions en provenance des compteurs à dk- charge et portant l'information sur les paramètres mesurés du courant des eaux souterraines, caractérisée en ce que l'écran protecteur est réalisé creux et percé de part en part de fentes longitudinales entre les rainures longitudinales, l'enveloppe renfermant les isotopes radioactifs étant logée dans l'écran protecteur creux, de sorte que les isotopes radioactifs,emportés du puits par le courant des eaux souterraines à travers les fentes, agissent sur les compteurs à décharge logés dans les rainures se trouvant à proximité immédiate de l'endroit où le courant sort du puits.