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Le Centre Expérimental et d’Enseignement de Lavalette (CEEL)


Situé à 3 Km au nord du campus universitaire, le site expérimental de Lavalette constitue la base opérationnelle de l’équipe depuis 2001. Il remplit un grand nombre de fonctions grâce à sa proximité avec le laboratoire. Il est en particulier utilisé comme :

- base logistique pour la géophysique et l’hydrodynamique en forage, équipée de 4 véhicules de terrain, 4 treuils munis de cables quadri-conducteurs de 200 à 1200 m, et d’environ 25 sondes géophysiques,

- site d’enseignement pour la géophysique et d’hydrodynamique en forage (universités de Montpellier, Strasbourg, et Pau, ou ETH-Z),

- site de calibration in-situ des sondes de mesures en forage,

- atelier d’assemblage et de test de nouveaux outils, notamment dans le cadre du projet européen ALIANCE ou de contrats industriels,

- site expérimental équipé de 3 forages profonds (≥ 70 m) dont un carotté.

La géophysique en forages peu profonds

Alors que les méthodes géophysiques en forage sont largement issues de l’exploration pétrolière (depuis 1927, avec les techniques principalement développées par la société Schlumberger), nos objectifs sont aujourd’hui centrés d’une part sur l’enregistrement de mesures géophysiques en forage ou "diagraphies" proches de la surface (entre 0 et 500 m, environ), mais aussi sur l’expérimentation in-situ et sur l’observation à long-terme du sous-sol. Ces mesures permettent la représentation in-situ, centimétrique et continue le long du forage d’un ensemble de paramètres physiques ou chimiques des séquences géologiques traversées.

Avec la miniaturisation des équipements électroniques et notamment la mise en place d’outils télémétriques performants au cours des 15 dernières années, le saut technologique récent réalisé par l’instrumentation en forage de "petit diamètre" (utilisée à faible profondeur) offre des perspectives aussi bien scientifiques qu’industrielles dans ce domaine.

Thématiques

Ce projet répond aux besoins croissants des recherches sur les sciences de la surface, du sous-sol proche, de l’eau et de l’environnement.

Dans ce contexte, les applications scientifiques potentielles sont nombreuses :
- Tectonique et risque sismique (structure et dynamique des zones de faille, actives ou non),
- Variations du niveau de la mer (projet de forage de récifs à Tahiti),
- Transmittivité, déformation, et altération de l’espace poreux (hydrodynamique des réservoirs superficiels, étanchéités des sites de stockage de gaz ou de déchets, dans les milieux peu perméables),
- Géothermie et hydrothermalisme (projets IDDP, HiTI, IODP).

Equipement national pour la géophysique en forages peu profonds

La plateforme CEEL permet et propose le développement de méthodes et outils géophysiques complémentaires pour l’étude des premières centaines de mètres sous la surface (ou "SUBSURFACE").

Pour l’instant, seuls le GFZ à Potsdam, le BGR à Hannovre, l’Université de Aachen (Allemagne), l’Université de Lausanne ou ETH Zurich (Suisse), l’USGS (Denver, Colorado), l’Université de Columbia (LDEO, New York) ou de Stanford (Californie) aux USA, sont équipés de moyens similaires.

Ce laboratoire a vocation de centre national dans le domaine académique, et doit devenir une référence en Europe, s’employant notamment à mettre en place les outils d’étalonnage des différentes sondes déployées en forage.

Description du site

Contexte géologique

La plateforme expérimentale CEEL est située au sud du "pli de Montpellier", similaire dans sa mise en place à celle du pic Saint-Loup, quelques 20 km au Nord de Montpellier.

Forages et carottes (base d’étalonnage)

Cinq forages, distants au maximum de 15 m et d’une profondeur inférieure à 100 m, ont été réalisés de 2001 à 2006. LAV-1, -2 et -3, les plus profonds, sont alignés selon un axe nord-sud.

- LAV-1 (100 m de profondeur ; 110 mm de diamètre) est situé le plus au sud. Il a été carotté de 20 m à la base.

- LAV-2 (100 m de profondeur ; 92 mm de diamètre)) est situé à 10 m au nord de LAV-1. Il a été foré de manière destructive.

- LAV-3 (70 m) est situé à 2 m au nord de LAV-2. Il a été foré de manière destructive.

- LAV-4 (20 m) est situé à 5 m au NE de LAV-3. Il a été carotté en entier.

- LAV-5 (25 m) est situé à 10 m à l’est de LAV-1, à l’intérieur du batiment. Il a été foré de manière destructive et sera équipé pour le test en pression des sondes géophysiques ou hydrodynamiques, ainsi que pour l’expérimentation analogique en forage.

Ces forages traversent chacun environ 12 m de dépôts quaternaires venant de la rivière Lez située à une centaine de mètres, puis des calcaires marneux valanginiens ( 143 Ma). La nappe phréatique semble stable à une profondeur de 5 mètres. Les sédiments meubles rencontrés dans la partie supérieure des forages sont isolés à l’aide d’un tubage PVC cimenté. Les forages les plus profonds sont ouverts à partir d’une profondeur de 12 m pour l’enregistrement de diagraphies ou l’expérimentation.

Outils de mesures géophysique et hydrodynamique en forage

La plateforme est équipée de 25 sondes de mesures géophysique et hydrodynamique en forage.

Applications

Développement de nouveaux outils

Cette activité s’appuie sur les moyens, spécifiques à cette discipline, rassemblés dans les locaux du CEEL, et sur les ateliers de mécanique et d’électronique de GÉOSCIENCES Montpellier.

Ce dispositif a permis le développement de nouveaux outils tels que :

- 1999
/// Sonde ECHO : Sonde pour la réalisation d’essais de traçage en mono-puits ou entre puits pour l’étude in-situ, métrique à décamétrique, des propriétés transmissives et dispersives d’un site

- 2001-2005 (dans le cadre du projet ALIANCE) :
/// Sonde CoFIS ("Controlled Fluid Injection Sonde")
/// Sonde MuSET ("Multi-Sensor Electrical Tool")

Formations universitaires

La présence de chaînes d’acquisition pour la mesure géophysique en forage ainsi que de forages d’une profondeur allant jusqu’à 100 m offre l’occasion unique de présenter cette méthodologie dans le cadre de travaux pratiques.

Depuis 2001 ce site est utilisé pour la formation des étudiants de l’Université de Montpellier 2, de l’école d’ingénieur de l’EOPG de Strasbourg (2003-), de l’université de Pau et des Pays de l’Adour (2004-), ou de l’ETH-Z de Zurich en Suisse (2007-).

Applications industrielles

Le champ d’applications industrielles est vaste, allant de l’hydrogéologie à la géothermie, la géotechnique, le génie civil, l’exploration minière et le stockage de déchets (radioactifs ou non) près de la surface, ou à plus grande profondeur, ainsi que de gaz comme le méthane ou le CO2.

Ce type de mesures est déjà largement utilisées par quelques secteurs de l’industrie. On peut citer les exemples de la SNCF (investigation de tracés futurs de tunnels), de l’ANDRA (évaluation des sites potentiels de stockage souterrain) ou du génie civil pour, par exemple, l’évaluation de structures portuaires (Port Autonaume de Marseille, Arsenal de Toulon).

Le potentiel de cette méthode doit être associé à une approche métrologique beaucoup plus rigoureuse que celles mises en œuvre actuellement à faible profondeur dans ce domaine, notamment vis-à-vis de méthodes de laboratoire plus traditionnelles. L’analyse détaillée des forages carottés de Lavalette fournit de base d’étalonnage nécessaire à la rigueur demandée dans ce domaine.