La campagne de forage – Sondages Exploratoires
Implantation des sondages
Techniques de forages
Le suivi

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Implantations des sondages

Différentes positions de sondages ont été envisagées dans cette étude compte tenu d’un certain nombre de paramètres : la position du cran, l’allure des couches fossilifères et leur position dans le cran, l’espacement maximum entre les différents sondages dans le cas d’une étude tomographique, la position des anciennes fouilles, la position des anciens bouveaux, les indices de surface (zones marécageuses). Après différentes simulations, le résultat de notre choix est représenté ci-dessous.




Implantation des sondages



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Techniques de forage

L’objectif du premier sondage était de pouvoir disposer d’un maximum d’informations concernant la structure du sous-sol. Il était donc convenu de carotter ce sondage sur l’ensemble des couches traversées, c’est à dire tant dans les argiles wealdiennes que dans les terrains supérieurs.

Les premières estimations quant aux profondeurs à atteindre tournant autour de 400 mètres, la technique de carottage adoptée fut celle du carottier à câble (wire-line), dans le but de limiter au maximum les temps de manœuvres qu’aurait engendrés l’utilisation d’un carottier conventionnel. Le carottier utilisé présentait ainsi une longueur de 3,10 mètres.

Le diamètre de carottage devait répondre à un double objectif : permettre, d’une part, la mise en évidence d’ossements dans les couches argileuses, d’autre part, fournir un diamètre suffisant pour les manipulations géophysiques ultérieures. Le carottage a donc été effectué en diamètre PQ (85 – 122 mm) dans les terrains situés au-dessus des argiles. Une modification a été apportée dans l’argile : le carottage a été effectué en diamètre PQ3 (carottier triple, la carotte étant enfermée dans une coque métallique en sortant du carottier), et ce, afin de faciliter son extraction et d’améliorer la récupération.

Les principales opérations de forage se sont déroulées comme suit : Dans un premier temps, réalisation de l’avant-trou sur une vingtaine de mètres afin d’assurer la stabilité des couches superficielles et de guider l’outil de forage. Ensuite, le carottage en diamètre PQ jusqu’à une profondeur de 33 mètres. Alésage des terrains jusqu’à cette profondeur, descente du tubage externe de diamètre PW, afin d’améliorer la stabilité et la précision du carottage des couches inférieures. Poursuite du carottage en diamètre PQ jusqu’au toit des argiles wealdiennes, situé à – 265 m.

La descente et la cimentation du tubage externe PW à cette profondeur étaient initialement prévues pour stabiliser le puits et éviter toute perte de fluide vers les nappes souterraines. Au vu du bon comportement des terrains forés et des faibles pertes en boues de forage chargées en polymères, cette opération ne s’est pas révélée nécessaire. Le carottage a donc été poursuivi en diamètre PQ3 jusqu'à – 345 m, après avoir traversé les couches d’argiles et pénétré dans le houiller inférieur.

Au terme de ces opérations de carottage, sur base des relevés au caliper qui ne montraient pas de rétrécissement excessif du trou, il fut décidé de descendre directement le tubage en PVC, adapté aux opérations géophysiques ultérieures.

Au vu de la diversité des terrains à traverser (limons sableux, craies, marnes, rabots constitués de craies contenant des nodules siliceux, conglomérats, grès, argiles,…), il fut décidé de s’équiper de couronnes à segments à diamants imprégnés. Les principales difficultés furent rencontrées lors de la traversée de conglomérats chargés de galets siliceux. Ceux-ci, une fois délogés de la matrice argileuse, endommagèrent fortement l’intérieur des couronnes, perturbant l’avancement de l’outil et le remplissage du carottier. Les usures principales relevées sur les outils furent généralement situées à l’intérieur des couronnes. Aucune casse ou usure exagérée des segments pouvant expliquer un ralentissement de l’avancement n’a été constatée.


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Le suivi

Le suivi du forage a été réalisé par les membres de l’équipe du Service de Génie Minier de la Faculté Polytechnique de Mons. Il y avait un suivi en permanence aussi bien paramètres de forage que des carottes prélevées.

Le suivi des paramètres de forage consistait en un chronométrage précis des différentes passes, des manœuvres diverses et des temps d’attente.

Une description très succincte des carottes de forage, était également réalisée suite à leur observation à la sortie du carottier. L’analyse sur le chantier consistait à mesurer la longueur de la carotte récupérée et à décrire brièvement les structures géologiques observées.

Les faits divers s’étant produits en cours de passes (changement de couleur de la boue, blocage, avance anormalement faible…) étaient également répertoriés en fonction de la profondeur et mis en regard de toutes les autres informations recueillies.



Ces différentes informations recueillies sur le terrain ont permis d’établir différentes courbes et diagrammes présentant un certain intérêt dans l’explication des performances du chantier :

La courbe d’état d’avancement du chantier de forage : cette courbe donne l’évolution du forage en profondeur en fonction du temps total passé sur chantier. Y sont répertoriés les débuts et fins de postes et leurs côtes respectives, les changements de couronnes. Cette courbe permet de visualiser la vitesse d’avance globale du chantier et de localiser les différents problèmes survenus.

La courbe d’avance moyenne par tige : cette courbe donne l’avance moyenne des tiges en fonction de la profondeur. Elle permet de détecter les variations de vitesses d'avances en fonction de la profondeur et de relier par la suite ces performances à la coupe lithologique du forage.

La courbe du taux de récupération de carottes : cette courbe donne le taux de récupération de carotte en fonction de la profondeur. Le taux de récupération de carotte est défini comme étant le rapport entre la longueur de la carotte récupérée et la longueur de la passe réellement forée. Ce paramètre permet de localiser le passage de couches facilement lessivables lors du forage. Ce fut notamment le cas lors du passage de différents conglomérats à matrice argileuse tendre et gros galets.

La courbe de rendement de chantier : cette courbe donne le rendement de chantier en fonction de la profondeur. Le rendement de chantier est défini comme étant le rapport entre le temps passé en forage (forage réel + manœuvres de changement de tige en cours de forage) divisé par le temps total passé sur le chantier. Ce paramètre permet de mettre en évidence des disfonctionnements sur le chantier et faire le lien avec la lithologie.

Le diagramme de répartition de l’utilisation du temps en cours de forage : ce diagramme et le diagramme bilan du forage. Il donne les répartitions des différentes opérations : forage, manœuvres diverses, réparations, ... sur toute la durée du forage.

Ces différentes courbes sont présentées dans la page Résultats préliminaires

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