Technical Report NTB 87-20
Interpretation of hydraulic testing at the Weiach borehole
Ce rapport présente les résultats des interprétations des tests hydrogéologiques effectués dans le forage de Weiach. La séquence des pressions observées et simulées est illustrée pour chacun des tests par une figure en appendice. La formation testée a été isolée par un système à obturateur simple pour 10 des intervalles analysés, et un système à obturateur double pour 26 autres intervalles, dont 3 constituent une série continue (H-Log). Quant au Muschelkalk supérieur, isolé par un casing temporaire avec obturateur annulaire externe, il a été testé par essai de pompage. Le système de test était équipé de l'outil HTT de Lynes (Hydraulic Test Tool), sauf pour 7 tests ou il s'agissait d'un outil DST (Drill-Stem-Test) conventionnel, avec procédure de test correspondante. En outre, l'outil DST a été utilisé pour isoler une formation et y effectuer un essai de pompage.
Tous les tests sont basés sur l'une ou plusieurs des 4 procédures suivantes: slug-test (injection ou soutirage à débit variable à partir d'une impulsion unique), pulse-test (rééquilibrage de la pression dans la formation isolée par les obturateurs, à partir d'une impulsion unique), drill-stem-test (slug-test suivi de pulse-test sans impulsion additionnelle), et essai de pompage conventionnel.
Les tests sont répartis entre 188 m de profondeur et la base du forage, à 2482.2 m de profondeur apparente, ou 2477.5 m de profondeur vraie. Ils couvrent l'ensemble du cristallin, de la base du forage à 2018 m de profondeur vraie. Des tests ont aussi été effectués dans le Carbonifère, le Permien, le Buntsandstein, le Muschelkalk, le Keuper, le Lias, le Dogger et le Malm.
Le présent rapport donne une description succincte des techniques de test, et traite de leur interprétation de manière plus approfondie. L'accent est mis notamment sur l'évaluation des effets thermiques. Les données ont été analysées par solution analytique au moyen de techniques graphiques (Horner), et par solution analogique au moyen du code GTFM de INTERA (Graph Theoretic Field Model), qui permet la simulation des pressions mesurées en tenant compte de l'histoire des pressions dans le forage et des effets thermiques.
Pour 2 intervalles de test, on a pu déterminer la pression non perturbée des formations et calculer le potentiel correspondant à une colonne d'eau douce. Il s'agit de tests effectués en zone de conductivité hydraulique relativement élevée. Le potentiel pour une colonne d'eau douce a été calculé à 412.6 et 452.6 m.s.m pour les sédiments situés respectivement à 984.2 et 1117.5 m de profondeur apparente. La pression des formations et le potentiel n'ont pas pu être déterminés dans les autres portions du forage, en raison d'effets thermiques, de pressions induites en cours de forage, ou de données insuffisantes.
La conductivité hydraulique a été estimée pour 36 des intervalles étudiés, et précisée par une valeur retenue pour 30 intervalles, couvrant l'ensemble du cristallin, et caractérisant toutes les formations sédimentaires susmentionnées. Les valeurs se situent entre 3.0E-13 m s-1 et 1.0E-06 m s-1. Quatre zones sont caractérisées par une conductivité hydraulique supérieure à 1.0E-08 m s-1. Elles sont comprises entre les profondeurs vraies suivantes: 188 – 267 m (Malm), 822 – 896 m (Muschelkalk), 891 – 990 m (Muschelkalk et Buntsandstein) et 1109 – 1247 m (Permien).
Pour chaque test où une valeur de la conductivité hydraulique a été retenue, on a déterminé la sensibilité de cette dernière au choix de la valeur du coefficient d' emmagasinement spécifique, en faisant varier la valeur du coefficient d'emmagasinement spécifique d'environ un ordre de grandeur en-dessus ou en-dessous d'une valeur de base, soit entre 6.2E-05 et 2.1E-07 m-1. On obtient ainsi une fourchette d'incertitude raisonnable pour la conductivité hydraulique et le coefficient d'emmagasinement, par rapport à la valeur retenue.
Les températures mesurées dans le forage à l'aide du dispositif de test se situent entre 27°C et 88°C dans la partie sédimentaire et entre 96°C et 114°C dans le cristallin. Un profil thermique plus précis a été établi jusqu'à 2400 m de profondeur, par comparaison des températures mesurées lors des tests avec une diagraphie thermique à haute résolution (HRT) et une diagraphie de résistivité auxiliaire du fluide de forage (AMS). Les températures fournies par ces diagraphies, effectuées au début 1985, semblent correspondre aux températures non perturbées des formations. Le gradient thermique calculé à partir de ces données vaut 4.7°C/100 m.
Différents problèmes ont compliqué le travail d'interprétation des données du forage de Weiach, notamment les températures très élevées dans la partie inférieure du forage, une mauvaise assise pour les obturateurs dans certaines zones, spécialement dans le cristallin, et une incertitude assez grande sur l'histoire des pressions dans le forage avant les tests. Les températures élevées ont nettement raccourci la durée de vie des obturateurs et des cellules de mesure. Lorsque ces effets se sont montrés significatifs, on a tenté d'estimer l'incertitude correspondante sur les résultats.
