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Technical Report NTB 90-05
Description and results of tracer tests conducted for a deep fracture zone within granitic rock at the Leuggern borehole
Un programme d'essais de traçage a été élaboré pour le forage de Leuggern en vue de récolter des informations hydrogéologiques relatives aux zones fracturées traversées à une profondeur comprise entre 1634.9 et 1688.9 m. Dans leur conception initiale, ces essais consistaient à introduire une concentration uniforme du traceur dans le système étudié, puis à relever (en surface) la décroissance de cette concentration dans le fluide de circulation en circuit fermé. On pensait que l'analyse de la décroissance de concentration allait permettre de faire une estimation du flux latéral naturel ainsi que du gradient hydraulique latéral dans la zone isolée pour les essais. On prévoyait par ailleurs une phase d'écoulement artésien pour récupérer le traceur qui avait envahi la zone d'essais durant la phase initiale de circulation en circuit fermé. On pensait que l'analyse du taux de récupération du traceur allait permettre d'estimer la dispersion dans le système fracturé traversé par le forage.
A l'origine, l'essai de "dilution du traceur" était prévu avec une phase d'injection et une phase de récupération. Les résultats obtenus lors de l'injection d'un premier traceur (uranine) ainsi que lors de l'injection d'un second (éosine) ont toutefois montré qu'il y avait un gradient hydraulique vertical naturel dans la section de forage étudiée. Le programme d'essais original a été modifié en raison de l'existence de ce gradient hydraulique vertical et une troisième injection de traceur (naphtionate) a été entreprise, suivie de la phase de récupération des traceurs par écoulement artésien naturel.
L'ensemble du programme d'essais de Leuggern s'est déroulé du 5 juillet au 23 décembre 1988, les différentes phases d'injection/restitution de l'uranine, de l'éosine et du naphtionate allant respectivement du 5 juillet au 2 septembre, du 2 septembre au 31 octobre et du 31 octobre au 23 décembre 1988. A la fin de la phase d'injection du naphtionate, le 17 novembre, une phase d'écoulement naturel a été réalisée afin de récupérer les traceurs injectés durant les trois phases d'injection précédentes (1ère injection = uranine, 2ème = éosine, 3ème = naphtionate). Afin de faciliter la récupération des traceurs, l'écoulement s'est effectué par une vanne du tubage central, située au milieu de l'intervalle testé. La phase d'écoulement naturel a duré du 17 novembre au 23 décembre 1988. Durant ces 36 jours on a récupéré environ 62 % (12.9 grammes) du naphtionate, 47 % (8.7 grammes) de l'éosine et 49 % (38.3 grammes) de l'uranine, dans un volume total de 640'000 litres d'eau. Le débit d'écoulement a diminué au cours de l'essai, de 35 l/min au début à 11.2 l/min à la fin.
Les résultats des essais effectués dans cette section isolée du forage indiquent l'existence d'un écoulement vertical descendant de 195 – 225 ml/min environ entre deux horizons fracturés. D'après les "temps d'arrivée" lors des phases d'injection/restitution de l'éosine et du naphtionate le sommet de la zone d'exfiltration serait situé à environ 13 m au-dessous du tube d'écoulement supérieur et la zone d'infiltration se trouverait entre 3 et 5 m au-dessus du tube d'écoulement inférieur.
L'analyse des débits durant l'écoulement naturel et de la remontée de pression subséquente montre que la formation étudiée a un caractère de "double porosité". D'après l'analyse de la phase d'écoulement, les valeurs de transmissivité (T) et de coefficient d'emmagasinement (S) de la zone fracturée d'une part, de l'ensemble du système d'autre part (zone fracturée et matrice) sont respectivement T = 6.1 x 10-5 et 6.4 x 10-5 m2/s et S = 4.5 x 10-5 et 1.5 x 10-4. L'analyse transitoire de la remontée de pression permet une estimation de la transmissivité à 7.1 x 10-5 m2/s, ce qui est très proche des résultats provenant de l'analyse des débits.