Technical Report NTB 90-42

Ce rapport décrit de nouvelles méthodes analytiques pour l'analyse quantitative de logs de conductivité électrique obtenus par diagraphie dans des forages en régime dynamique ("pumped wellhead conditions"). Les méthodes améliorent et complètent efficacement une procédure de test et une méthode de simulation par ajustement optimal présentée par Tsang et al. (1990). Les procédures de test et d'analyse permettent une localisation exacte (± 1 m) de toutes les fractures présentant un débit qui sont intersectées par le forage, ainsi que le calcul de la transmissivité (et du potentiel) des fractures individuelles.

Les trois méthodologies présentées sont basées sur l'approche classique des moments qui est améliorée afin de permettre l'analyse quantitative de l'interférence des débits de multiple fractures dans le forage.

La section 1 est une discussion générale de la procédure de test et des équations utilisées pour l'analyse. Les relations du moment d'ordre 0 et du moment d'ordre 1 du débit d'une fracture dans un forage pendant le pompage sont obtenues. Celles-ci sont liées aux débits volumétriques totaux dus puits au-dessous et en-dessus d'une zone présentant des débits dus à des fractures (section 2). Ces paramètres peuvent être utilisés directement pour évaluer le débit volumétrique et la concentration électrolytique du fluide de toutes les fractures qui n'interfèrent pas entre elles.

Les sections 3 et 4 présentent de nouvelles approches analytiques pour l'analyse des pics qui interfèrent entre eux. La méthode du moment partiel (section 3) est basée sur des quantités intégrales avec une structure similaire à celle des moments classiques. Par contre la mesure est effectuée entre deux pics successifs et non pas par pic considéré individuellement. La seule hypothèse faite dans le développement des équations fondamental es est celle d'un transport électrolytique uni-dimensionnel advectif et dispersif à vitesse constante v et dispersivité k à l'intérieur de petits intervalles entre les fractures. La méthode permet théoriquement une détermination indépendante de v et de k à l'intérieur de n'importe quel intervalle de la section examinée et ceci quel que soit le temps, t, pendant la diagraphie. Impliquant que la méthode s'applique également lorsque le débit et la concentration du fluide de la fracture varient simultanément avec le temps. Les limites de la méthode du moment partiel sont principalement dues à des instabilités numériques qui apparaissent lorsque les temps deviennent élevés.

La méthode intégrale directe (section 4) se base sur une approximation de la conservation de la masse prenant en compte l'information du moment d'ordre 0 lors de la phase initiale de la mesure. Le transport électrolytique est simplifié par rapport à l'équation mentionnée précédemment, car seul le transport advectif est considéré aux emplacements où la vitesse est estimée dans le forage.

Dans la section 5 les trois méthodes sont appliquées à des cas d'études synthétiques générés par un simulateur de transport advectif et dispersif à une dimension (BORE). Deux types de cas d'études différents sont considérés qui présentent des caractéristiques similaires à celles des données mesurées dans le forage profond de Leuggern effectué dans le nord de la Suisse. Les pics conducteurs du cas d'étude l, très espacés, présentent peu d'interférences. Le cas d'étude II, dont les fractures conductrices sont peu espacées, se caractérise par de fortes interférences. Une comparaison de la sensitivité des différentes méthodes est présentée. Les méthodes sont capables de reproduire les données avec une erreur inférieure à 50 % et dans les meilleurs cas l'erreur est de 1 à 2 %. Les données correspondant à des temps faibles fournissent des informations beaucoup plus importantes que celles obtenues à des temps élevés. La durée du test peut être considérablement réduite (de 50 à 100 heures de diagraphie) sans perte d'information significative.

Dans la section 6, les trois méthodes sont appliquées à des données réelles, mesurées en 1987, en provenance du forage profond de Leuggern. La localisation précise de toutes les fractures conductrices rencontrées par le forage est établie. La méthode classique des moments et la méthode intégrale directe peuvent servir de source de données à des simulations et des ajustements avec un simulateur tel que BORE. La méthode du moment partiel est capable de reproduire les débits mesurés dans les fractures du forage de Leuggern, obtenus indépendamment à l'aide de pompages avec packers (la différence maximale entre les deux méthodes est inférieure à 1/2 ordre de grandeur). Cette erreur est du même ordre de grandeur que l'incertitude communément admise pour les tests de pompage avec packer.

Les conséquences pour la planification des mesures sur le terrain et pour l'analyse des résultats sont décrites dans la section 7. Les procédures de mesures devraient tenir compte des besoins des méthodes analytiques présentées. Une procédure d'analyse est développée, qui prend en compte aussi bien les incertitudes conceptuelles que le type (à temps faibles ou élevés) et la qualité des données de conductivité.