Rapport Technique NTB 87-10

Le programme de recherches hydrogéologiques de la Coopérative pour l'entreposage des déchets radioactifs (Nagra) a permis de procéder à plus de soixante échantillonnages des eaux souterraines dans six forages profonds (1,3 à 2,5 km) du nord de la Suisse.

Ces échantillonnages ont été réalisés après avoir isolé des intervalles bien définis de la couverture sédimentaire et du socle cristallin à l'aide d'obturateurs (packers), reliés à la surface par un tubage.

Afin de déterminer la pollution des eaux souterraines par les fluides de forage, deux traceurs artificiels (uranine et mTFMBA) furent ajoutés en quantité connue aux fluides de forage, constitués la plupart du temps par de l'eau déionisée. La concentration de ces deux traceurs a ensuite été mesurée pendant toute la période de nettoyage qui précède l'échantillonnage proprement-dit.

Ce travail traite les paramètres (durée et volume des pertes de fluide de forage, durée et volume des débits artésiens avant les tests, volumes pompés, concentration de référence des traceurs dans les fluides de forage) qui ont été reconnus, jouer un rôle prépondérant au cours des échantillonnages et influencer les courbes de restitution des traceurs. Afin de procéder à une étude quantitative de ces relations, la durée et les volumes de pertes de fluides de forage et des débits artésiens ont été déterminés pour chaque intervalle. Les volumes pompés, mesurés à la surface, ont été corrigés pour obtenir les volumes réels extraits de la roche. Les concentrations relatives des traceurs ont été calculées en connaissant les valeurs de référence dans les fluides de forage, et l'histoire des intervalles avant les tests.

Malheureusement, les valeurs compilées ne permettent pas de tirer de conclusions quantitatives quant à l'effet des paramètres liés aux activités de forage sur le déroulement des périodes d'échantillonnages, vu l'imprécision des mesures de terrain et la variabilité des conditions de forage.

Puisque Bear (1979) a proposé une méthode analytique approchée pour l'interprétation d'essais d'injection et de pompage dans un puits unique en employant la courbe de restitution d'un traceur en fonction du volume d'eau extrait de la roche, les données rassemblées ont été employées pour calculer des valeurs de dispersion hydrodynamique. Vu que ces calculs tiennent compte du volume de fluide injecté dans la roche et que les données de terrain sont insuffisantes, les courbes de restitution des traceurs ont été intégrées pour obtenir des valeurs précises des volumes injectés

Neuf tests, choisis en raison de conditions initiales adéquates et suffisamment bien documentées, ont été traités. Les valeurs de dispersivité longitudinale obtenues pour les 5 tests qui n'ont pas été perturbés par les activités de forage, varient entre 0,10 et 0,27 m dans les roches cristallines fracturées et déformées (en admettant une porosité cinématique de 3,3 %) et entre 0,04 et 0,10 m dans les roches sédimentaires (porosité cinématique 5 à 10 %).

Malgré que cette méthode d'interprétation soit basée sur l'hypothèse d'un milieu poreux à écoulement radial planaire, sans diffusion moléculaire, et que la plupart des tests aient été effectués en milieu fracturé, les résultats obtenus sont comparables aux données de la littérature.

Un calcul simplifié de la distance parcourue par les traceurs indique pour les roches sédimentaires des valeurs de l'ordre d'1 à 2 m; dans les roches fracturées, ces distances passent par contre de 3 à plus de 50 m. Ces résultats montrent que les calculs de dispersivité longitudinale effectués donnent l'occasion de mettre en évidence les problèmes liés à la réalisation de l'interprétation de ce type d'essai mais que les valeurs elles-même ne sont qu'indicatives et ne devraient pas être employées lors de futurs calculs.