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Technical Report NTB 87-17
Interpretation of hydraulic testing in the sediments of the Riniken borehole
Les résultats du programme de tests hydrauliques réalisés dans le forage de Riniken (conductivité hydraulique, pression de formation, potentiel hydraulique calculé pour une colonne d'eau douce) sont présentés sous une forme résumée. On a conduit des tests hydrauliques dans 22 intervalles différents, situés dans les sédiments jurassiques, triassiques et permiens traversés par le forage. Ce dernier a atteint une profondeur apparente de 1800.5 m, et une profondeur vraie de 1800.2 m. Les intervalles testés ont été isolés soit par un obturateur unique placé au sommet de l'intervalle, soit par un double obturateur, soit encore par le casing au sommet de l'intervalle, le forage étant ouvert.
Le présent rapport donne une description succincte des techniques de test, et traite de manière plus approfondie la manière de les interpréter. Il décrit aussi l'approche utilisée pour estimer l'incertitude liée aux équipements sur les valeurs de potentiel hydraulique.
Les tests ont été conduits soit selon un mode de slug-test (injection ou soutirage d'eau à débit variable à partir d'une impulsion unique), soit selon un mode de pulse-test (rééquilibrage de pression dans la formation isolée par les obturateurs, à partir d'une impulsion unique), soit selon un mode de drillstem-test (slug-test suivi de pulse-test sans impulsion additionnelle), soit encore par pompage continu.
La conductivité hydraulique des formations testées a été estimée par des solutions analytiques et des techniques graphiques (Horner). Lorsque les résultats se sont avérés soumis de manière significative à l'influence de pressions perturbatrices ou d'effets thermiques autour du forage, on a utilisé le code GTFM de INTERA (Graph Theoretic Field Model) pour simuler l'évolution des pressions mesurées.
Pour 6 intervalles de test, on a pu estimer la pression naturelle du fluide dans les formations, en simulant la séquence observée de rééquilibrage à la pression statique ou, sur des tests de type drill-stem-test, en utilisant la méthode d'extrapolation de Horner. De plus, deux autres pressions de formation ont pu être déterminées à partir du niveau du fluide dans le forage en fin de test. Le potentiel, calculé pour une colonne d'eau douce à partir des pressions de formation au centre des intervalles de test, se situe entre 460.4 m.s.m à 515 m sous la surface du sol dans le Schilfsandstein, et 360.6 m.s.m à 1100 m sous la surface du sol dans le Permien. Au forage de Riniken, le sol se trouve à 385.07 m.s.m.
Pour les huit tests qui ont fourni des valeurs de potentiel, l'incertitude liée aux dispositifs de mesure a été soumise à un calcul d'erreur. Cette erreur ne prend pas en compte l'incertitude liée à l'estimation des pressions naturelles des formations à partir des pressions observées. Pour les deux tests où le potentiel a été déterminé à partir des niveaux du fluide dans le forage, l'incertitude calculée est en premier lieu due à une méconnaissance partielle de la densité du fluide dans la colonne de forage. Pour les six autres tests, l'incertitude calculée est due avant tout aux limites de précision des récepteurs de pression. Si l'on définit l'incertitude par un écart de ± 2 déviations standard, l'incertitude moyenne au forage de Riniken est de ± 3.1 m. Rappelons qu'il s'agit ici de l'incertitude liée aux dispositifs de mesure.
On a pu estimer la conductivité hydraulique pour 19 des 22 intervalles testés, soit pour 40 % de la longueur totale du forage. Les valeurs se situent entre 2.0E-14 ms-1 et 1.5E-06 ms-1. Cinq zones sont caractérisées par une conductivité hydraulique supérieure à 1.0E-09 ms-1; elles se situent entre les profondeurs apparentes de 500.30 – 530.50 m, 617.30 – 696.00 m, 793.00 – 820.20 m, 958.40 – 972.50 m, et 977.00 – 1009.95 m. Les trois premières zones sont situées respectivement dans le Schilfsandstein, le Muschelkalk supérieur et le Buntsandstein. Les deux dernières sont situées dans le Permien supérieur.
Les valeurs d'emmagasinement spécifique utilisées lors du calibrage se situent, pour les sédiments, entre 9.4E-06 m-1 et 3.2E-07 m-1. On a attribué aux roches carbonatées et à l'anhydrite les valeurs inférieures, et aux grès du Rotliegendes les valeurs supérieures.
Les températures mesurées dans le forage à l'aide du dispositif de test se situent entre 22°C environ à 217 m, et 63°C à environ 1513 m de profondeur apparente. Les tests hydrauliques n'ont pas fourni de mesure de température au fond du forage. D'après les températures mesurées pendant les tests et la diagraphie thermique de haute résolution (HRT) exécutée séparément, l'accroissement de température avec la profondeur est d'environ 3.9°C / 100 m.