Prototype de suivi hydrogéophysique hautefréquence

Transcription

1 Prototype de suivi hydrogéophysique hautefréquence du sous-sol imageau Cap Omega Rond Point Benjamin Franklin CS Montpellier Cedex 2 Tél.: +33 (0)

2 Notre métier Concevoir et construire des observatoires du sous-sol à des fins environnementales Installer et calibrer les observatoires sur le terrain (en forage), puis en assurer la maintenance. Recueillir, analyser et délivrer les données en ligne, de façon sécurisée en temps réel via le web. Fournir une surveillance accrue du sous-sol et des ressources en eau! Avec le soutien de :

3 Objectif: surveiller, anticiper, alerter Une innovation qui permet :! une surveillance accrue des ressources en eau! données disponibles 7j/7, 24h/24! suivi de l'historique (construction de chroniques)! données disponibles sur plusieurs mois! une analyse en temps réel! une prise de décision rapide! une réduction des risques d exploitation Tout en limitant les déplacements sur site et les incertitudes instrumentales. Une innovation testée : / Site pilote CNRS à Montpellier - observatoire installé jusqu à 40 m depuis juin 2004, avec restitution des données sur : / Site de surveillance d une intrusion salée au SE de Majorque - observatoire installé jusqu à 80 m depuis mai / Projet REGAL (2008-)

4 Approche hydrogéophysique en forage!! Approche haute fréquence : - dans le temps (chaque jour) - dans l'espace (échelle du m)!! Scrutation modulable à distance : - dans le temps (changement fréquentiel) - dans l'espace (zoom sur zone)!! Singularisation de chaque réservoir : - pas de prise de moyenne globale (comme dans le cas du piézomètre) Piezo

5 Approche & principe

6 Du terrain au tableau de contrôle Mise en ligne via le Web en temps réel, des mesures in situ pour un suivi permanent de la problématique Terrain Tableau de contrôle des observatoires Un choix complet de modes de surveillance et de rendu des résultats Instrumentation du sous-sol

7 Approche & principe Mise en ligne et suivi de l'historique via le Web en temps réel, des mesures in situ pour un suivi du sous-sol. Image de résistivité : R e = f (z,t) (avril - septembre 2006) Instrumentation du sous-sol

8 Description de l offre Etude préalable Facilitée par les études géologiques et hydrogéologique à notre disposition. Sur site : travail préparatoire de pétrophysique avec l utilisation de plusieurs techniques (idronaute, gamma ray, résistivité en forage, images de paroies, ). Au laboratoire : analyse pétrophysique des carottes prélevées. Construction, positionnement & installation des observatoires Le positionnement précis des observatoires imageau sera défini suite à l étude préalable. Dans le mesure du possible, les observatoires seront positionnés à proximité de piézomètres existants afin de faciliter la calibration annuelle. -> définition du paramètre suivi -> définition de l échantillonnage -> définition de la fréquence temporelle Données restituées en ligne Les mesures délivrées par l observatoire imageau sont basées sur une méthode d investigation électrique mesurant, à champs proche, la résistivité du milieu encaissant, et plus particulièrement du fluide contenu dans la roche (C w ) ou encore son degré de saturation (S w ). Analyse, modélisation et restitution des données (en version brute et interprétée) sur site web imageau (en mode sécurisé), et suivi de l historique. Maintenance calibration et suivi annuel des observatoires Instrumentation du sous-sol

9 Offre et services associés En relation directe avec l utilisateur, imageau réalise :! l'étude de la problématique particulière du site,! l installation d un réseau optimal de capteurs permanents en forage,! leurs connections au serveur imageau via une liaison hertzienne (GPRS) ou satellitaire,! l'analyse de ces mesures en termes de conductivité électrique et de salinité du fluide poral,! la mise en ligne des données 24h/24 via site Web sécurisé,! le suivi de l historique sur plusieurs mois, voire plusieurs années,! la définition de niveaux d alerte à la demande du client,! la calibration et la maintenance contractuelle des équipements.

10 Approche & principe : détails Système d acquisition Sonde Brevet déposé (France-2006 & Europe-2008). Instrumentation du sous-sol

11 Eléments techniques Les mesures délivrées par l observatoire sont basées sur la méthode d'investigation électrique «Dipôle- Dipôle» : deux électrodes sont configurées pour injecter le courant, deux autres mesurent la tension générée qui est fonction de la résistivité du milieu encaissant (et notamment du fluide contenu dans la roche). La sonde est composée de plusieurs parties : le système d acquisition et la sonde en forage. Le système d acquisition : - gestion des phases d'acquisition, de transfert des données et de veille (24h/24h) par logiciel embarqué, - paramétrage et commande des électrodes de mesures (maximun 250), - acquisition haute fréquence dans le temps (une ou plusieurs fois par jour), -! transmission automatique sécurisée des données par téléphone (GPRS). La sonde électrique en forage : Elle est composée d électrodes dorées à l or fin par électrolyse permettant une conduction optimale du courant dans la roche et une minimisation de la corrosion des électrodes dans un milieu souvent fortement corrosif. Caractéristiques techniques : -! jusqu à 200 m et 250 électrodes -! résolution verticale : de 10 cm à 2 m, selon l espacement choisi entre électrodes -! résolution radiale : 40 % de l espacement entre électrodes -! possibilité d ajout de capteur de pression et de température -! longévité : au moins 5 ans (plusieurs milliers de mesures). -! résolution de la mesure électrique : 40 mv - température de fonctionnement : 2 C < T < 80 C

12 Innovation Caractère innovant de la technologie L'approche proposée par imageau constitue un saut technologique par rapport à l'existant dans le domaine de la surveillance hydrogéophysique des sols, du sous-sol et des aquifères. ll s'agit de transférer dans le domaine public un ensemble de méthodes ou d'outils mis au point au CNRS dans le cadre de projets de recherche récents. Des outils similaires (basés sur le déploiement d'observatoires en forage) existent pour certains dans le domaine de l'exploration pétrolière (déployés cependant à plusieurs km de profondeur), ou pour l'évaluation des contraintes mécaniques sur des ouvrages (comme les barrages) dans le domaine de la géotechnique. Par contre, les moyens d'investigation géophysique du sous-sol proche dans un but hydrogéologique ou environnemental restent rares. Les mesures en forage (ou "diagraphies"), ponctuelles dans le temps, demandent par exemple le déplacement d'une équipe spécialisée, ce qui est coûteux et ne garantit pas la fiabilité à long terme de la mesure, lors de déplacements successifs. La surveillance en continu, à l'aide d'observatoires permanent, offre une réponse à ce problème. Les simples capteurs de pression en forage (ou"piézomètre") ne fournissent en outre qu'une information scalaire et intégrative sur l ensemble de la nappe, trop générale pour répondre autrement que de façon peu précise aux nouvelles exigences de suivi. Le caractère innovant des observatoires hydrogéophysiques en forage d imageau peut se décliner en trois points, avec: l'instrumentation permanente et précise avec une analyse à haute fréquence à la fois dans le temps (répétitivité rigoureuse des mesures) et dans l espace (colonne de mesure étendue). Cette méthode diffère en particulier du regard global et beaucoup moins analytique offert par la technique piézométrique, trop globale parce que trop intégrative, utilisée traditionnellement en hydrogéologie, l'automatisation de ces observatoires du sous-sol permettant à la fois de minimiser l'intervention humaine, que ce soit pour des raisons économiques ou de sécurité, et la transmission des données pour un suivi en temps réel (éventuellement quotidien) et sur de longues périodes de temps (visant à s'étendre sur plusieurs années), permettant une surveillance à priori du site instrumenté, le transfert technologique venant de l application aux problématiques environnementales, dans une approche basée sur l'observation systématique du sous-sol, des techniques traditionnelles et les plus modernes dans l'investigation du sous-sol utilisées, en particulier, dans le domaine de pointe que constitue l'exploration pétrolière. imageau a par ailleurs conclu un accord de partenariat avec le CNRS (laboratoire "Geosciences Montpellier") pour mener conjointement des efforts de R&D dans le domaine de l hydrogéophysique, notamment à travers des projets de recherche collaboratifs nationaux et européens. La technologie apportée par imageau, en rupture avec les moyens actuels mis en œuvre dans la cadre de suivi de la qualité du sous sol, a fait l objet de dépôt de brevet français et européen en 2006 et Instrumentation du sous-sol