METHODES ELECTRIQUES

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1 METHODES ELECTRIQUES

2 Description du milieu Objectifs: Caractérisation du milieu : Matrice: partie solide constituée par les minéraux possédant chacun leurs propriétés physiques propre Porosité (f) : volume des vides (%) Fluides (S w ): ce qui remplit plus ou moins des vides: eau plus ou moins salée, hydrocarbures, gaz, air, des polluants Les paramètres physiques de la roche % des divers constituants

3 NOTION DE BASE La loi d Ohm: V = R.I ampèremètre batterie La loi d'ohm est une loi physique permettant de relier l intensité du courant électrique traversant un dipôle électrique à la tension à ses bornes. R résistance du matériau.

4 NOTION DE BASE Définition: La résistivité d un milieu est la propriété physique qui détermine la capacité de ce milieu à laisser passer le courant électrique. Résistivité Conductivité ρ = R σ Section Longueur ρ qui s exprime en ohm.m = qui s exprime en (ohm.m) -

5 NOTION DE BASE Roche=isolant sauf cas particulier comme les oxydes, les sulfures métalliques, le graphite ou les schistes graphiteux. La conduction = déplacement d ions provenant des fluides contenus dans les pores du terrain. On parle de conduction électronique ou de conduction électrolytique.

6 NOTION DE BASE Résistivités moyennes de quelques formations: Argiles et marnes 4 à 30 ohm.m Schistes 40 à 250 Craie 00 à 300 Calcaire 00 à 5000 Grès 500 à 0000 Sable 30 à 0000 Roches cristallines x 000 (3 ordres supérieurs) Echelle relatives des résistivités des roches saines: Gangues > Roches volcan.>roches sédi.>marnes>argiles>minerais Isolant x 000 x 00 x 0 x Conducteur

7 NOTION DE BASE La loi d Ohm: V = R.I La différence de potentiel est proportionnelle au courant traversant la résistance. ampèremètre batterie Résistivité Conductivité ρ = R σ Section Longueur ρ qui s exprime en ohm.m = qui s exprime en (ohm.m) -

8 DEUX ELECTRODES Un demi-espace homogène Les surfaces équipotentielles sont des demi-sphères

9 ρi V = + cte 2π r gradv = E E = ρi 2π r 2 DEUX ELECTRODES Un demi-espace homogène Les surfaces équipotentielles sont des demi-sphères

10 DEUX ELECTRODES Un demi-espace homogène V V M ρi = + 2π r ρi = 2π r cte Les surfaces équipotentielles sont des demi-sphères

11 +I -I ddp A M N B I R I R MB AM I V B A M + = 2π ρ I R I R BN AN I V B A N + = 2π ρ QUATRES ELECTRODES + = BN AN MB AM I V V N M 2π ρ

12 QUATRES ELECTRODES +I -I ddp A M N B V M V N = ρi 2π AM AN AN + BN ρ= K V M I V N K = 2π ( AM MB AN + ) NB

13 QUATRES ELECTRODES Espacement = 0 m Espacement = 50 m Profondeur (m) Profondeur (m) Milieu homogène

14 QUATRES ELECTRODES Milieu inhomogène On conserve le même dispositif de mesure mais la résistivité déduite est une résistivité apparente. ρ a = K V M V I N

15 Résistivité apparente Courbe de sondage Sondage Couches 50 Ω.m sur 250 Ω.m Espacement = 0 m Espacement = 25 m Profondeur (m) Profondeur (m) Profondeur (m) Profondeur (m) Espacement = 50 m Espacement = 75 m Résistivité apparente (Ω.m) Espacement (m)

16 QUATRES ELECTRODES

17 QUATRES ELECTRODES

18 Résistivité apparente La combinaison du squelette solide, de la teneur en eau et de la minéralisation définit la résistivité d une structure rocheuse. Deux terrains différents (calcaires et graviers) pourront avoir la même résistivité sans pour cela avoir la même teneur en eau. Par contre, deux graviers, ayant la même géologie, pourront présenter des résistivités très différentes suivant leur teneur en eau. Eau douce Eau salée

19 Historique 927: mesure électrique en forage 9: mesure électrique de surface (prospection pétrolière) (prospection minière) Objectif: identifier les formations géologiques traversées par le sondage, et notamment les formations productrices d'hydrocarbures, par leur résistance électrique.

20 Mise en œuvre Le sondage électrique vertical En augmentant les dimensions géométriques, on mesure la résistivité à des profondeurs croissantes Les traînés de résistivité En conservant les dimensions du dispositif de mesure, on déduit une résistivité à profondeur constante et, par déplacement du dispositif, on obtient des cartes de résistivités. Les panneaux de résistivité Endéplaçantetenaugmentantledispositif,onpeutmieux imager. On définit alors une pseudo-section.

21 Sondage électrique vertical En augmentant les dimensions géométriques, on mesure la résistivité à des profondeurs croissantes. Dispositif centré et on augmente l espacement entre électrodes.

22 Les dispositifs Dispositif Wenner Dispositif Wenner: C est un quadripôle avec une distance identique entre les électrodes. Le dipôle de mesure de tension est au centre.

23 Les dispositifs

24 Méthode des abaques Des abaques permettent de déterminer la profondeur h séparant deux terrains à partir de la variation de la résistivité et de la distance AB. Résistivités? Epaisseurs?

25 Méthode des abaques

26 Les traînés de résistivité EXPLORATION HORIZONTALE prospection à profondeur constante Variations latérales de résistivité Déplacement du dispositif ABMN (dimensions constantes) Exemple: cas d une faille sub-verticale

27 Les panneaux de résistivité

28 La pseudo-section Les données mesurées ρ a sont présentées en sections de contour ou de couleur. L axe vertical est une pseudo-profondeur proportionnelle à l écartement des électrodes. La mesure est reportée au point: d abscisse = milieu du dispositif utilisé d ordonnée = pseudo-profondeur. Résistivité apparente observée

29 Inversion Pb Inverse Modification du modèle DONNEES MESUREES Critère d erreur DONNEES CALCULEES MODELE Pb direct

30 Inversion Données observées Données calculées à partir du modèle final (res2dinv (Loke,993)) Modèle final

31 NO SE Fault??? Drained fault???? Tinée river 8/0/202 Water spring 20/30m 3

32 MONITORING (INFILTRATION)

33 DYKE

34 CONTAMINATION

35 AQUIFERE

36 AQUIFERE