À quelle profondeur faut-il installer la gaine d'un ébauche de flûte ?

Solinst Flute Blank Liner on Shipping Reel (en anglais)

Malheureusement, la répartition de la pression dans le forage n’est pas connue, de sorte que le gradient dans la partie restante à ciel ouvert n’est pas connu non plus. Par conséquent, toute appréciation quant à une vitesse suffisamment faible doit reposer sur une compréhension générale de la situation hydrologique locale. Il existe toutefois certaines hypothèses raisonnablement fiables :

1. Si toute la transmissivité restante dans le forage, sous la membrane d’étanchéité, se trouve dans une zone où la charge verticale est uniforme, il n’existe aucune zone source susceptible d’expulser l’eau de cette zone restante. Par conséquent, le forage est définitivement et suffisamment étanchéifié.
2. Si le débit sortant de la partie non scellée du trou ne dépassait pas le volume restant du trou ouvert, cela reviendrait à enfoncer la gaine jusqu’au fond du trou. La durée pendant laquelle un tel débit pourrait se produire n’a aucune importance. Cette durée est calculée ci-après.
3. Une fois ce temps d’écoulement écoulé, l’écoulement suivant pourrait poser problème si la zone d’entrée était contaminée et la zone de sortie non contaminée.
4. Le débit sortant du forage sous le tubage est directement lié au rapport entre la différence de hauteur de pression naturelle dans cette partie non étanche du forage et la hauteur de pression appliquée lors de la mise en place du tubage. Nous connaissons le débit pendant la mise en place. Le débit sortant peut être estimé en se basant sur n’importe quelle différence de hauteur de pression supposée dans l’intervalle non étanche.
5. À moins que l’intervalle non étanchéifié ne chevauche deux aquitards, la différence de niveau dans l’intervalle situé sous la membrane d’étanchéité devrait être relativement faible.

Les généralisations ci-dessus permettent d’estimer le débit sortant de l’intervalle situé sous la gaine.

Lors d’un profilage classique de la conductivité hydraulique d’un forage, on interrompt généralement la mesure lorsque la vitesse du tubage tombe en dessous de 0,001 ft/sec, soit 0,06 ft/min (une valeur plus élevée pour les forages de plus petit diamètre). Cela signifie que le câble/la gaine avance dans le forage à une vitesse deux fois supérieure, soit 1,5 pouce/min. Pour un forage nominal de 5 pouces, cela représente environ 0,06 gal/min avec notre hauteur manométrique d’entraînement typique de 15 à 20 ft. Cela correspond à une transmissivité résiduelle dans le forage d’environ 0,02 cm²/s. Si, à ce moment-là, 20 pieds du forage sont ouverts en dessous du revêtement, nous pouvons estimer le temps qu’il faudrait pour évacuer ce volume d’eau présent dans le trou en dessous du revêtement vers la formation, en supposant une différence de hauteur d’eau dans le trou en dessous du revêtement. En supposant une différence de charge de 0,5 ft sur cet intervalle de 20 ft, il faudrait 18 jours pour que le volume d’eau de ces 20 ft de forage soit refoulé dans la formation. Ce résultat correspond au cas le plus défavorable, dans lequel la moitié de la transmissivité correspond à un afflux et l’autre moitié à un écoulement hors du trou. Si la partie à trou ouvert est plus longue pour une même vitesse finale, le temps nécessaire est proportionnellement plus long.

Si la différence de charge est plus importante ou si la vitesse est plus élevée, le temps est proportionnellement plus court. Dans la plupart des cas, le débit maximal sortant du trou est bien inférieur à 1 % du débit lorsque le trou est ouvert. Cela s’explique principalement par le fait que le tubage colmate les zones les plus perméables et réduit généralement de manière drastique la différence de charge verticale dans le trou restant ouvert. Le seuil d’installation pour le profilage est généralement bien inférieur à celui requis pour la mise en place d’un tubage d’obturation temporaire.

Notre expérience en matière d’analyse de la conductivité montre que la plupart des trous sont correctement colmatés en moins de ~2 heures après la pose de la gaine vierge. S’il existe une zone à écoulement rapide près du fond du trou, l’opération peut être réalisée en beaucoup moins de temps. Si le trou présente une transmissivité totale très faible et que celle-ci se concentre principalement dans sa partie inférieure, il peut s’avérer judicieux de prolonger l’installation au-delà de 2 heures. La vitesse recommandée pour la mise en place du câble permettra de laisser une zone transmissive sous la gaine d’environ 0,2^cm²/s. Il est conseillé de mettre fin à l’installation lorsque le câble et la gaine pénètrent dans le trou à une vitesse inférieure ou égale à :

Vitesse minimale du câble de retenue/de la gaine = 20 pouces/min. × (dH/15 pieds) × (3 pouces/r)^²

Où dH correspond à la hauteur de refoulement exprimée en pieds (généralement la profondeur jusqu’à la nappe phréatique ou moins de 20 pieds), et r au rayon du trou. Pour un trou de 6 pouces de diamètre et une hauteur de refoulement de 15 pieds, la vitesse limite du câble serait de 20 pouces par minute. Pour une hauteur de poussée de 15 pieds, cela correspond souvent à une durée d’installation d’environ 2 heures, voire moins. Il en résulte une transmissivité résiduelle sous la gaine de 0,2^cm²/s.

La vitesse se mesure au mieux avec une tension d’environ 5 lb sur la corde. Cette valeur limite est indépendante de la longueur du trou. Si la tête d’enfoncement ne mesure que 5 pieds dans un trou de 6 pouces, la vitesse de coupure serait réduite à environ 7 pouces/min. Il est évidemment plus rapide d’utiliser une tête d’enfoncement de plus de 5 pieds. Heureusement, la vitesse de coupure peut être obtenue très brusquement lorsque la gaine dépasse le dernier chemin d’écoulement principal.

Si une transmissivité est requise pour une raison particulière (par exemple, 0,1 contre 0,2^cm²/s), la vitesse minimale peut être réduite proportionnellement. Cela prolongera la durée de la pose ainsi que celle du démontage.

Si la gaine doit rester en place pendant quelques semaines seulement, il n’est pas nécessaire de colmater le trou aussi largement que pour des durées de mise en place plus longues. La vitesse du câble peut être déterminée en marquant celui-ci à vingt pouces du haut du tubage et en mesurant le temps mis par la marque pour atteindre le tubage. Si ce temps est d’environ 1 minute, il est temps d’envisager d’attacher la longe au revêtement. Il est souvent utile d’installer le revêtement sur au moins la moitié de sa longueur, de sorte que seule la longe reste à l’extérieur du trou. Mais il s’agit là d’une question de commodité, et non d’une nécessité.

Un aspect pratique important à prendre en compte est que le temps nécessaire au retrait du tubage est similaire à celui requis pour son installation. Si l’on atteint une vitesse très faible puis que l’on remplit le tubage sans l’attacher à un ancrage au niveau de la tête de puits pour empêcher sa descente, le tubage continuera à descendre dans le trou jusqu’à épuisement de la hauteur manométrique excédentaire à l’intérieur de celui-ci. Cela présente deux inconvénients : d’une part, l’excès de pression dans l’ensemble du tubage n’est pas suffisant pour assurer une bonne étanchéité ; d’autre part, le retrait du tubage par inversion peut prendre un temps très long. Il est vivement recommandé de ne pas laisser le tubage descendre jusqu’à ce que l’excès de pression se soit dissipé, sans le remplir à nouveau.

La pose et le retrait de la gaine doivent être effectués en maîtrisant parfaitement la procédure correspondante. Cette procédure d’
tion est disponible auprès de Solinst Flute à l’adresse [email protected], ou par téléphone au +1 (505)-852-0128.